MODELOS ATÔMICOS

1. Modelo atômico de Dalton – 1808 (Modelo Bola de Bilhar)

Inicialmente os gregos antigos fizeram considerações sobre o que constituem os corpos. Demócrito, século V a.C., de acordo com ele os materiais possuem átomos distintos. Os gregos que atribuíram o nome átomo aos "tijolos" quem formam os objetos do mundo que nos cercam. Os Gregos não realizaram experimentos que pudessem comprovar as suas ideias. Somente vários séculos mais tarde estes experimentos foram realizados com o intuito de desvendar a natureza destes átomos propostos pelos gregos da antiguidade.

O primeiro modelo, digamos, moderno que procurou desvendar a natureza do átomo foi o modelo "bola de bilhar" proposto por John Dalton em 1808. A matéria não é contínua, mas composta por átomos. Esse modelo propõe que átomos diferentes possuem massas diferentes. As principais considerações deste modelo foram:

• Os átomos são corpúsculos materiais indivisíveis e indestrutíveis;
• Os átomos de um mesmo elemento são idênticos em todos os aspectos;
• Os átomos de elementos distintos possuem propriedades distintas, por exemplo, a massa e o tamanho;
• Os átomos eram permeados por uma atmosfera de calórico, e a troca desta substância que permitia a ligação entre os átomos para formar moléculas.

A classificação periódica dos elementos foi organizada e agrupada em uma forma parecida como a que temos hoje a partir de trabalhos de Mendeleev (1834-1907) dentre outros. 

2. Modelo J. J. Thomson - 1897 (Modelo Pudim de Passas)

O modelo atômico proposto por Dalton não explica a natureza elétrica dos materiais. Que consiste em experimentos que mostram que se atritarmos corpos e depois aproximarmos uns dos outros vai aparecer uma força repulsiva ou atrativa. A ideia da carga elétrica só foi possível depois de experimentos realizados por J. J. Thomson em 1818. J. J. Thomson descobriu experimentalmente que o átomo possui elétrons através de experimentos com tubos de raios catódicos ou também chamados de tubos de crokes. Esse tubo é feito de vidro e possui em suas extremidades eletrodos e dentro dessa ampola de vidro há um gás rarefeito. É aplicado uma diferença de potencial entre as extremidades, o deslocamento acelerado dos átomos do gás possui energia suficiente para excitar os átomos do vidro, emitindo assim luz e fazendo aparecer uma mancha na região do catodo (+). Posteriormente, foram realizados experimentos com imãs ao redor do tubo de raios catódicos, e percebeu-se que os raios eram desviados devido a presença destes imãs. A explicação foi que esses raios eram formados por partículas carregadas negativamente. Então, J. J. Thomson, reformulou o modelo atômico de Dalton, através da representação do átomo por partículas negativas e positivas. Esse modelo ficou conhecido por modelo pudim de passas.

3. Modelo de Rutherford - 1908 (Modelo Planetário)

Foram realizados experimentos que consistiam em bombardear átomos com partículas alpha (núcleos de He). Essas partículas alpha eram lançadas contra uma folha metálica muito fina. E o objetivo destes experimentos era observar o espalhamento destas partículas alpha após a colisão com os átomos da folha metálica. Era esperado que as partículas, ao passarem pela lâmina metálica, sofressem pequenos desvios, pois o modelo da época descrevia o átomo como se fosse uma massa viscosa ao invés de algo sólido, contendo partículas positivas e negativas. Então essas partículas alpha deveriam atravessar os átomos. Mas através de experimentos percebeu-se que as partículas sofriam grades deflexões, isto é, desvios em várias direções e também algumas voltavam em sentido contrário ao da emissão. 

Rutherford ficou surpreso e mencionou que esses resultados eram como se um canhão tivesse atirado contra o lenço de papel e a bala tivesse sido refletida para trás atingindo você. Rutherford propôs que o átomo teria um núcleo onde a maior parte de sua massa estaria concentrada. O núcleo do átomo foi calculado e foi obtido na ordem de 10-14m. Com isso, verificou-se que a maior parte do átomo era constituído por espaços vazios. Esse modelo ficou conhecido como modelo planetário. 

4. Modelo de Bohr - 1913 

O modelo atômico de Rutherford possuía algumas discrepâncias, tais como: 

►Os elétrons se estiverem estáticos em suas órbitas, eles tenderiam a se dirigir em direção ao núcleo. Ou se eles estivessem orbitando o núcleo com uma determinada velocidade, eles tenderiam a emitir radiação na forma de ondas eletromagnéticas de acordo com as leis do eletromagnetismo clássico e assim perderiam energia cinética e se deslocariam em direção ao núcleo do átomo em uma órbita espiralada até colidir com ele.

►O espectro de luz dos átomos também não era explicado pelo modelo atômico de Rutherford. Newton, havia notado que a luz branca quando passava por um prisma era decomposta por diversos comprimentos de ondas. Estes diversos comprimentos de ondas eram chamados de espetro da luz visível. Cada uma com diferentes ângulos. Após outros experimentos foi observado que ao aquecer materiais diferentes, a luz emitida também era diferente. A espectroscopia consiste no estudo da luz emitida por objetos para determinação da sua composição. Por exemplo, quando um gás monoatômico é aquecido a temperaturas elevadas eles emitem luz. Se fizermos com que essa luz passe por um prisma, notaremos cores específicas que correspondem à uma espécie de código de barras desse gás. Se uma luz branca, contendo todas as cores, for incidida no gás monoatômico, e em seguida fazer com que esse passe pelo prisma, será observado que algumas cores do espectro contínuo faltarão, e estas são as mesmas cores do espectro de emissão. Em resumo, quando átomos recebem energia, eles emitem luz em comprimentos de ondas específicos (cores) e quando eles são iluminados, estas mesmas cores que eles emitem, são absorvidas. A teoria clássica não permitia determinar quais seriam as cores emitidas ou absorvidas. O modelo precisava ser atualizado.

Niels Bohr para sanar estas discrepâncias elaborou quatro postulados:

1º) O elétron se move em órbitas circulares ao redor do núcleo do átomo sob efeito de uma atração colombiana entre o elétron e o núcleo.

2º) O elétron apenas se move em órbitas específicas, de tal forma que o seu momento angular orbital é um múltiplo inteiro da constante de Planck.

3º) O elétron não emite onda eletromagnética se estiver nas órbitas específicas.

4º) O elétron emite radiação quando transita entre os níveis de energia Ei e Ef. Sendo que o comprimento de onda da luz emitida será dado por: 

Onde, Ei é a energia que o elétron possui quando está numa órbita inicial mais energética, Ef é a energia que o elétron possui quando está numa órbita final menos energética, h é a constante de Plank. Essa luz é emitida na forma de fóton.

Com isso esse modelo define que os elétrons irão ocupar orbitais específicos de acordo com a energia. As diferentes possibilidades de transição explicam as diferentes cores no espectro de luz de um átomo. E a quantização da energia explica por que as cores emitidas são tão específicas, chamamos essa especificidade de discretas.

Problemas experimentais podem ocorrer, por isso, quando surgem novas teorias e necessário ter cautela para não emitir juízo equivocado.

4. Modelo de Schrödinger - 1926 

O modelo atômico de Schrödinger é uma denominação usual para a descrição de um modelo atômico baseado na mecânica quântica. A principal característica desse modelo é a interpretação matemática da dualidade onda-partícula adotada pelos elétrons, mais especificamente, a substituição de uma trajetória bem definida do elétron pela probabilidade de existência do elétron em torno do núcleo. Tal interpretação se iniciou por meio dos trabalhos do cientista austríaco Erwin Schrödinger, no ano de 1927, após importantes avanços na compreensão da matéria no campo da mecânica quântica, como o efeito fotoelétrico, o princípio da incerteza e a dualidade onda-partícula.