As teorias atômicas e seus modelos

Átomo

Os modelos atômicos são baseados em teoria para explicar o que sejam os átomos. Geralmente, para explicar os modelos atômicos podemos usar o processo histórico das descobertas sobre o átomo.

Historicamente, tudo começa na antiguidade com os pensadores gregos. Os pensadores Leucipo (500 a.C.) e Demócrito (460 a.C.) formularam a ideia de haver um limite para a pequenez das partículas. Eles afirmavam que elas se tornariam tão pequenas que não poderiam ser divididas. Chamou-se a essa partícula última de átomo. A palavra é derivada dos radicais gregos que, juntos, significam o que não se pode dividir.

Timeline dos modelos atômicos
Timeline dos modelos atômicos

Em 1803, Dalton retomou as ideias de Leucipo e Demócrito e propôs que A matéria é formada por átomos, que são partículas minúsculas, maciças, esféricas e indivisíveis. Esse modelo fazia uma analogia à estrutura de uma bola sólida, similar àquelas usadas na mesa de pilha. Todos os átomos seriam assim, diferenciando-se somente pela massa, tamanho e propriedades para formar elementos químicos diferentes.

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Após experimentos em um sistema elétrico Thomson descobriu que no átomo exista partículas negativas, mostrando que o modelo de Dalton não estava correto. Então em 1898 Thomson propôs o seu modelo atômico em que O átomo é constituído de uma partícula esférica de carga positiva, não maciça, incrustada de elétrons (negativos), de modo que sua carga elétrica total é nula. Esse modelo é conhecido com o modelo de pudim ou bolo de passas.

Em 1911, Ernest Rutherford realizou um experimento em que ele bombardeou uma finíssima lâmina de ouro com partículas alfa (α) emitidas por uma amostra de polônio (material radioativo) que ficava dentro de um bloco de chumbo com um pequeno orifício pelo qual as partículas passavam. Baseado nesses resultados ele Rutherford propôs que O átomo é descontínuo e é formado por duas regiões: o núcleo e a eletrosfera. O núcleo é denso e tem carga positiva, ou seja, é constituído de prótons. A eletrosfera é uma grande região vazia onde os elétrons ficam girando ao redor do núcleo.

Em 1932, o cientista Chadwick descobriu a terceira partícula subatômica, o nêutron. Dessa forma, o modelo de Rutherford passou a ter os nêutrons no núcleo junto aos prótons.

Em 1913, Niels Bohr propôs um modelo que se baseou no de Rutherford, apenas o aprimorando cujos elétrons movem-se em órbitas circulares, e cada órbita apresenta uma energia bem definida e constante (nível de energia) para cada elétron de um átomo. Essas orbitas são conhecidas como camadas eletrônicas ou níveis de energia e são representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q, respectivamente, no sentido da camada mais próxima ao núcleo para a mais externa.

Com o advento da mecânica quântica e da equação de Schrödinger na década de 1920, a teoria atômica tornou-se uma ciência matemática precisa. O físico austríaco Erwin Schrödinger desenvolveu uma equação diferencial parcial para a dinâmica quântica dos elétrons atômicos, incluindo a repulsão eletrostática de todos os elétrons carregados negativamente uns dos outros e sua atração pelo núcleo carregado positivamente. A equação pode ser resolvida exatamente para um átomo contendo apenas um único elétron (hidrogênio), e aproximações muito próximas podem ser encontradas para átomos contendo dois ou três elétrons (hélio e lítio). Na medida em que a equação de Schrödinger pode ser resolvida para casos mais complexos, a teoria atômica é capaz de prever a partir de primeiros princípios as propriedades de todos os átomos e suas interações. A recente disponibilidade de supercomputadores de alta velocidade para resolver a equação de Schrödinger tornou possível cálculos precisos de propriedades para átomos e moléculas com números cada vez maiores de elétrons. A concordância precisa com o experimento é obtida se pequenas correções devido aos efeitos da teoria da relatividade especial e da eletrodinâmica quântica também forem incluídas.

Fonte:

Toda a Matéria

Manual de Química

Britannica

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