Química: Evolução dos Modelos Atômicos

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Os primeiros modelos atômicos Alguns filósofos da Grécia Antiga já admitiam que toda e qualquer matéria seria formada por minúsculas partículas indivisíveis, que foram denominadas átomos (a palavra átomo, em grego, significa indivisível). No entanto, foi somente em 1803 que o cientista inglês John Dalton conseguiu provar cientificamente a ideia de átomo. Surgia então a teoria atômica clássica da matéria. Os principais postulados da Teoria Atômica de Dalton são:• a matéria é formada por partículas extremamente pequenas chamadas átomos;• os átomos são esferas maciças, indestrutíveis e intransformáveis;• átomos que apresentam mesmas propriedades (tamanho, massa e forma) constituem um elemento químico;• átomos de elementos diferentes possuem propriedades diferentes;• os átomos podem se unir entre si formando "átomos compostos";• uma reação química nada mais é do que a união e separação de átomos. 

Modelo atômico de Thomson

Em 1903, o cientista inglês Joseph J. Thomson, baseado em experiências realizadas com gases e que mostraram que a matéria era formada por cargas elétricas positivas e negativas, modificou o modelo atômico de Dalton. Segundo Thomson, o átomo seria uma esfera maciça e positiva com as cargas negativas distribuídas, ao acaso, na esfera. A quantidade de cargas positivas e negativas seriam iguais e dessa forma o átomo seria eletricamente neutro. O modelo proposto por Thomson ficou conhecido como "pudim com passas". 

Modelo atômico de Rutherford

Em 1911, o cientista neozelandês Ernest Rutherford, utilizando os fenômenos radiativos no estudo da estrutura atômica, descobriu que o átomo não seria uma esfera maciça, mas sim formada por uma região central, chamada núcleo atômico, e uma região externa ao núcleo, chamada eletrosfera. No núcleo atômico estariam as partículas positivas, os prótons, e na eletrosfera as partículas negativas, os elétrons. Para chegar a essas conclusões, Rutherford e seus colaboradores bombardearam lâminas de ouro com partículas a (2prótons e 2 nêutrons) utilizando a aparelhagem esquematizada acima. Rutherford observou que a grande maioria das partículas atravessava normalmente a lâmina de ouro que apresentava aproximadamente 10-5 cm de espessura. Outras partículas sofriam pequenos desvios e outras, em número muito pequeno, batiam na lâmina e voltavam.  O caminho seguido pelas partículas a podia ser detectado devido as cintilações que elas provocavam no anteparo de sulfeto de zinco.   Comparando o número de partículas alfas lançadas com o número de partículas a que sofriam desvios, Rutherford calculou que o raio do átomo deveria ser 10.000 a 100.000 vezes maior do que o raio do núcleo, ou seja, o átomo seria formado por espaços vazios. Por esses espaços vazios a grande maioria das partículas a atravessava a lâmina de ouro.   Os desvios sofridos pelas partículas a eram devidos às repulsões elétricas entre o núcleo (positivo) e as partículas a, também positivas, que a ele se dirigiam. 

Modelo atômico de Bohr

Na física atômica, o átomo de Bohr é um modelo que descreve o átomo como um núcleo pequeno e carregado positivamente cercado por elétrons em órbita circular.Ernest Rutherford, no início do século XX, realiza o experimento conhecido como espalhamento de Rutherford, no qual ele incidiu um feixe de partículas alfa (α) sobre uma folha de ouro e observou que, ao contrário do que era esperado - que as partículas deveriam ser refletidas pelos átomos de ouro considerados maciços até então -, muitas partículas atravessaram a folha de ouro e outras sofreram desvios. A partir da análise dessa experiência, afirmou que átomos eram constituídos de uma nuvem difusa de elétrons carregados negativamente que circundavam um núcleo atômico denso, pequeno e carregado positivamente.A partir dessa descrição, é fácil deixar-se induzir por uma concepção de um modelo planetário para o átomo, com elétrons orbitando ao redor do "núcleo-sol". Porém, a aberração mais séria desse modelo é a perda de energia dos elétrons através da radiação síncrotron: uma partícula carregada eletricamente ao ser acelerada emite radiações eletromagnéticas que têm energia; fosse assim, ao orbitar em torno do núcleo atômico, o elétron deveria gradativamente emitir radiações e cada vez mais aproximar-se do núcleo, em uma órbita espiralada, até finalmente chocar-se contra ele. Um cálculo rápido mostra que isso deveria ocorrer quase que instantaneamente.1. Julgue os itens como Verdadeiros ou Falsos:(  ) O modelo atômico de J. J. Thomson foi rejeitado depois que se comprovou, experimentalmente, a existência dos núcleos dos átomos.(  ) Os experimentos de Rutherford estabeleceram que os elétrons são partículas constituintes de todos os átomos.(  ) De acordo com o modelo atômico proposto por Niels Bohr, os elétrons podem ocupar órbitas, de quaisquer raios, ao redor do núcleo.(  ) O modelo atômico de Dalton inclui a noção de eletrosfera.  GABARITO1. V F F F 

LISTA DE EXERCÍCIOS

1. Em 1911, o cientista Ernest Rutherford realizou um experimento que consistiu em bombardear uma finíssima lâmina de ouro com partículas ‘, emitidas por um elemento radioativo, e observou que:

•  a grande maioria das partículas ‘ atravessava a lâmina de ouro sem sofrer desvios ou sofrendo desvios muito pequenos;
• uma em cada dez mil partículas ‘ era desviada para um ângulo maior do que 90°.

Com base nas observações acima, Rutherford pôde chegar à seguinte conclusão quanto à estrutura do átomo:a) o átomo é maciço e eletricamente neutrob) a carga elétrica do elétron é negativa e puntiformec) o ouro é radioativo e um bom condutor de corrente elétricad) o núcleo do átomo é pequeno e contém a maior parte da massa 2. Leia o texto abaixo:... Pensem nas feridas Como rosas cálidas Mas oh não se esqueçam Da rosa da rua Da rosa de Hiroshima A rosa hereditária...O trecho citado acima faz referência aos aspectos negativos da energia nuclear, que, juntamente com outras citações, faz com que algumas pessoas se esqueçam dos benefícios que podem ser alcançados, depois que o homem elucidou a estrutura atômica e dominou em várias áreas a tecnologia nuclear.Observando os itens abaixo, assinale a alternativa que apresenta apenas afirmações corretas sobre a estrutura atômica.I – Orbital é a região do átomo mais provável de se encontrar o elétron.II – No máximo dois elétrons podem compartilhar um mesmo orbital.III – Dois elétrons de um mesmo átomo jamais apresentarão os quatro números quânticos iguais.a) Apenas III está correta.b) Apenas I e III estão corretas.c) Apenas II está correta.d) Todas as afirmativas estão corretas.e) Apenas I está correta. Os exercícios de 3 e 4 baseiam-se no esquema representando níveis energéticos eletrônicos de um determinado átomo, estando indicados os valores das energias de alguns deles

. 

3. Na transição do nível E4 para o nível E2:

a) haverá emissão de energia;b) haverá absorção de energia;c) não haverá variação de energia;d) haverá absorção de luz de um certo comprimento de onda;e) é impossível ocorrer tal transição.

4. A energia posta em jogo na transição E1 → E3 equivale a (em kcal/mol):

a) 170b) 130c) 300d) 430e) nenhum valor citado

GABARITO

1. D2. D3. A4. B

PRINTS DA AULA