Evolução dos Modelos Atômicos: De Dalton à Bohr, conheça todos para sua prova de química!

A sua prova de química já está chegando? Então é bom você ficar por dentro de tudo sobre a Evolução dos Modelos Atômicos! A gente te mostra!

Há muitos anos, buscava-se uma explicação para o que poderia constituir a matéria. Pensava-se que o átomo fosse a menor partícula formadora de qualquer matéria. A palavra átomo é de origem grega, derivada de “a + thomos”, que significa “sem divisão”.

Essa definição não corresponde à ideia que se tem hoje. No século V a.C., o filósofo grego Leucipo e seu discípulo Demócrito imaginaram que a matéria não poderia ser infinitamente divisível. Se partida variadas vezes, chegaria a uma partícula muito pequena, indivisível e impenetrável, e assim concluíram que toda matéria era constituída por pequenas partículas indivisíveis, os átomos. Essa teoria se manteve por longos anos.  Somente no século XIX, um novo modelo para explicar de que se constituía a matéria foi apresentado.

O Modelo atômico de Dalton – 1803

John Dalton (1766 – 1844), cientista britânico retomou a ideia do átomo como constituinte básico da matéria. Dalton considerou os átomos como partículas pequenas, indivisíveis e indestrutíveis. Seu modelo ficou conhecido como “Bola de Bilhar”.

Representação do modelo atômico de Dalton: A bola de bilhar
Representação do modelo atômico de Dalton: A bola de bilhar

A ideia de elemento químico também foi sugerida neste momento, onde cada um seria constituído por um tipo de átomos iguais entre si, que, ao se combinar formariam outros compostos. John postulou ainda que átomos de elementos químicos diferentes apresentariam massas e propriedades químicas diferentes.

Esse modelo foi considerado por cerca de 100 anos, até que um novo modelo surgiu.

O Modelo atômico de Thomson – 1903

O físico britânico Joseph John Thomson (1856 – 1940) concluiu, após um estudo com raios catódicos, que o átomo não era apenas uma esfera indivisível como tinha dito Dalton. Em seu estudo, percebeu a existência de partículas carregadas negativamente, determinando sua relação entre a carga dessas partículas (que foram denominados inicialmente como corpúsculos) e a massa.

Experimento de Thomson com raios catódicos: Para medir a razão entre a carga e a massa do elétron, um feixe de raios catódicos (elétrons) passa através de um campo elétrico e de um campo magnético. De modo que o campo elétrico provoca desvio em um sentido, enquanto o campo magnético desvia o feixe no sentido oposto.
Experimento de Thomson com raios catódicos: Para medir a razão entre a carga e a massa do elétron, um feixe de raios catódicos (elétrons) passa através de um campo elétrico e de um campo magnético. De modo que o campo elétrico provoca desvio em um sentido, enquanto o campo magnético desvia o feixe no sentido oposto.

Posteriormente, deduziu a existência de uma carga positiva. Seu modelo consistia em uma esfera maciça carregada positivamente, na qual se encontravam, incrustados, as cargas negativas. Se modelo foi conhecido como pudim de passas.

Thomson e seu Modelo atômico: Esfera maciça carregada positivamente incrustada de cargas negativas, semelhante a um “pudim de passas”.
Thomson e seu Modelo atômico: Esfera maciça carregada positivamente incrustada de cargas negativas, semelhante a um “pudim de passas”.

O Modelo atômico de Rutherford – 1911

Após a descoberta da Radioatividade, em 1911, o físico da Nova Zelândia Ernest Rutherford (1871 – 1937) e seus colaboradores realizaram, dentre outras, uma experiência cujo objetivo era determinar as propriedades das partículas alfa e sua interação com a matéria. O experimento consistiu em bombardear uma finíssima lâmina de ouro com partículas alfa, emitidas por polônio radioativo em uma chapa fotográfica.

Com o experimento, ele percebeu que algumas partículas atravessavam a lâmina sem sofrer desvio, enquanto outras eram desviadas e uma parte delas era ricocheteada.

Experimento de Rutherford: Partículas alfa (emitidas por Polônio radioativo) bombardeando uma fina lâmina de ouro para uma chapa fotográfica (detector de partículas).
Experimento de Rutherford: Partículas alfa (emitidas por Polônio radioativo) bombardeando uma fina lâmina de ouro para uma chapa fotográfica (detector de partículas).

O físico chegou à conclusão de que a maioria das partículas atravessou a lâmina sem desviar, pois o átomo é constituído em grande parte por espaço vazio. As outras partículas que sofreram desvio provavelmente foram repelidas pelo núcleo, devido à positividade de suas cargas. E, por fim, as que ricochetearam foram também repelidas pelo núcleo.

Conclusões de Rutherford a respeito do desvia de algumas partículas.
Conclusões de Rutherford a respeito do desvia de algumas partículas.

Baseado nesta experiência, Rutherford elaborou um modelo que ficou conhecido como “Modelo planetário”, em que o átomo possuía um núcleo, onde estaria concentrada a maior parte da massa do átomo, e era envolto por elétrons girando em elipses (a eletrosfera, isto é, a maior parte de volume atômico).

Modelo planetário de Rutherford: o átomo com um núcleo, onde está concentrada a maior parte de sua massa, envolto por elétrons girando na eletrosfera.
Modelo planetário de Rutherford: o átomo com um núcleo, onde está concentrada a maior parte de sua massa, envolto por elétrons girando na eletrosfera.

A principal falha no modelo de Rutherford foi não considerar que os elétrons, como partículas carregadas girando ao redor do núcleo, paulatinamente perderiam energia e atingiriam o núcleo. O próximo modelo estava baseado nesta hipótese e em estudos da teoria quântica.

O Modelo atômico de Bohr – 1913

O físico dinamarquês, Neils Bohr (1885-1962) propôs um modelo que seria formado por um núcleo positivo com uma parte periférica, onde giravam os elétrons. Ainda semelhante ao modelo de Rutherford, a diferença entre estes era que para Bohr, os elétrons giravam, sem emitir ou absorver energia, em órbitas circulares, as quais ele denominou níveis de energia ou camadas.

Modelo atômico de Bohr: um núcleo positivo com uma parte periférica, onde os elétrons, sem emissão ou absorção de energia giravam em órbitas circulares (camadas ou níveis de energia).
Modelo atômico de Bohr: um núcleo positivo com uma parte periférica, onde os elétrons, sem emissão ou absorção de energia giravam em órbitas circulares (camadas ou níveis de energia).

Exercícios

1. O átomo, na visão de Thomson, é constituído de:

a) níveis e subníveis de energia.

b) cargas positivas e negativas.

c) núcleo e eletrosfera.

d) grandes espaços vazios.

e) orbitais.

2. Ao resumir as características de cada um dos sucessivos modelos do átomo de hidrogênio, um estudante elaborou o seguinte quadro:

O número de ERROS cometidos pelo estudante é:

a) 0

b) 1

c) 2

d) 3

e) 4

3. Em 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr propôs um novo modelo atômico, fundamentado na teoria dos quanta de Max Planck, estabelecendo alguns postulados, entre os quais é correto citar o seguinte:

a) Os elétrons estão distribuídos em orbitais.

b) Quando os elétrons efetuam um salto quântico do nível 1 para o nível 3, liberam energia sob forma de luz.

c) Aos elétrons dentro do átomo são permitidas somente determinadas energias que constituem os níveis de energia do átomo.

d) O átomo é uma partícula maciça e indivisível.

e) O átomo é uma esfera positiva com partículas negativas incrustadas em sua superfície.

4. A experiência de Rutherford, que foi, na verdade, realizada por dois de seus orientados, Hans Geiger e Ernest Marsden, serviu para refutar especialmente o modelo atômico

a) de Bohr.

b) de Thomson.

c) planetário.

d) quântico.

e) de Dalton.

5. Leia o poema apresentado a seguir.

“Pudim de passas

Campo de futebol

Bolinhas se chocando

Os planetas do sistema solar

Átomos

Às vezes

São essas coisas

Em química escolar”

LEAL, Murilo Cruz. Soneto de hidrogênio.São João del Rei: Editora UFSJ, 2011.

O poema faz parte de um livro publicado em homenagem ao Ano Internacional da Química. A composição metafórica presente nesse poema remete:

a) aos modelos atômicos propostos por Thomson, Dalton e Rutherford.

b) às teorias explicativas para as leis ponderais de Dalton, Proust e Lavoisier.

c) aos aspectos dos conteúdos de cinética química no contexto escolar.

d) às relações de comparação entre núcleo/eletrosfera e bolinha/campo de futebol.

e) às diferentes dimensões representacionais do sistema solar.

6. Na experiência de espalhamento de partículas alfa, conhecida como ― experiência de Rutherford, um feixe de partículas alfa foi dirigido contra uma lâmina finíssima de ouro, e os experimentadores (Geiger e Marsden) observaram que um grande número dessas partículas atravessava a lâmina sem sofrer desvios, mas que um pequeno número sofria desvios muito acentuados.

Esse resultado levou Rutherford a modificar o modelo atômico de Thomson, propondo a existência de um núcleo de carga positiva, de tamanho reduzido e com, praticamente, toda a massa do átomo.

Assinale a alternativa que apresenta o resultado que era previsto para o experimento de acordo com o modelo de Thomson.

A) A maioria das partículas atravessaria a lâmina de ouro sem sofrer desvios e um pequeno número sofreria desvios muito pequenos.

B) A maioria das partículas sofreria grandes desvios ao atravessar a lâmina.

C) A totalidade das partículas atravessaria a lâmina de ouro sem sofrer nenhum desvio.

D) A totalidade das partículas ricochetearia ao se chocar contra a lâmina de ouro, sem conseguir atravessá-la.

E) Nenhuma das partículas ricochetearia ao se chocar contra a lâmina de ouro, sem conseguir atravessá-la.

GABARITO

 1. B

2. A

3. C

4. B

5. A

6. D

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