Atomo

Etimologia[editar | editar código-fonte]

O termo átomo tem origem no grego ἄτομος (atomos, "indivisível"), formado a partir de ἀ- (a-, "não") e τέμνω (temnō, "cortar"),3 o que significa qualquer coisa que não pode ser cortada ou é indivisível.4 O conceito de átomo enquanto componente indivisível da matéria foi inicialmente proposto por filósofos gregos e indianos. Nos séculos XVIII e XIX, foi estabelecida a explicação física para esta ideia ao demonstrar que havia um limite para a divisão de determinadas substâncias através de métodos químicos, tendo feito um paralelismo entre essa entidade química e o conceito filosófico da antiguidade. Durante o final do século XIX e início do século XX, foram descobertos componentes subatómicos e estruturas no interior do átomo, demonstrando assim que o "átomo químico" podia ser dividido e o termo poderia não ser o mais apropriado.5 6 No entanto, o termo persistiu, o que gerou debates sobre se os filósofos da antiguidade se estavam a referir aos átomos químicos modernos, ou a outras possíveis partículas subatómicas como os leptões ou os quarks, ou ainda a qualquer outra partícula fundamental por descobrir.7

História[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Atomismo

O conceito de que a matéria é composta de unidades discretas que não podem ser dividas em quantidades arbitrariamente menores foi desenvolvido a partir do argumento filosófico ao invés da experimentação e observação empírica de fatos. A natureza dos átomos na filosofia variou consideravelmente ao longo do tempo entre culturas e escolas de pensamento, tendo por vezes elementos espirituais. Apesar disso, a ideia básica do átomo foi adotada pelos cientistas séculos mais tarde porque explicava de modo elegante a ciência da química.8

Podem ser encontradas referências ao conceito de átomo na Índia e Grécia antigas. Na Índia, as escolas de atomismo Ajivika, Jaina e Charvacas remontam ao século VI a.C.9 As escolas como a Nyaya e Vaisheshika desenvolveram posteriormente teorias de como os átomos se combinam em objetos complexos.10 No Ocidente, referências ao átomo surgiram por volta do século V a.C. com Leucipo, cujo pensamento foi sistematizado pelo seu aluno Demócrito. Por volta de 450 a.C. Demócrito cunhou o termo átomos (em grego: ἄτομος), que significa "indivisível" ou "a menor parte indivisível da matéria". Embora os conceitos indianos e gregos tenham sido baseados puramente na filosofia, a ciência moderna ainda faz uso do termo tal como proposto por Demócrito.8

Em 1661, Robert Boyle publicou o livro The Sceptical Chymist com a primeira definição de "elemento químico", o qual era definido como um corpo perfeitamente não-misturado ou simples que não pode ser feito de outro corpo. Boyle argumentava que a matéria era composta por várias combinações de diferentes átomos, por oposição aos elementos clássicos do ar, terra, fogo e água. Embora esta definição tenha sido negligenciada ao longo do século seguinte, o trabalho de Boyle é considerado um marco da história da química por separar a alquimia da química.11

Origem da teoria científica[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Modelo atômico de Dalton, História da tabela periódica

Ao longo do século XVIII, foram descobertos diversos elementos químicos, tais como a platina (1735),12 o níquel (1751),13 o magnésio (1755)14 e o oxigénio (1771).15 16 Porém, ainda não havia sido formulada uma teoria que explicasse uma relação inequívoca entre os átomos e os elementos químicos. Com a sistematização da Lei das proporções definidas por Joseph Louis Proust e a lei da conservação da massa por Antoine Lavoisier, foi consolidado o conhecimento que permitiu ao inglês John Dalton explicar em 1803, a partir do conceito de átomo, o motivo pelo qual os elementos reagem sempre numa pequena razão de números inteiros e o porquê de certos gases se dissolverem melhor na água do que outros. Dalton propôs que cada elemento fosse constituído por átomos de um único tipo e que grupos de átomos diferentes formariam os compostos químicos. Isto possibilitou o cálculo da massa atômica relativa dos átomos e a identificação de uma relação inequívoca entre um dado átomo e o respectivo elemento químico.17 18 Por esse feito, Dalton é considerado o iniciador da teoria atómica moderna.19

Ainda na primeira década do século XIX foram identificados outros elementos químicos: ródio (1804),20 potássio e sódio (1807),21 22 iodo23 e cádmio (1817),24 entre outros. Em 1817 Johann Wolfgang Döbereiner observou que os elementos podiam ser agrupados em grupos de três com propriedades semelhantes, ideia também desenvolvida por Leopold Gmelin que identificou grupos de quatro ou cinco elementos com propriedades semelhantes.25 26 A ideia de organizar os elementos conforme suas propriedades foi continuamente desenvolvida por outros cientistas como Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois, Julius Lothar Meyer e John Newlands, culminando com a publicação da tabela periódica de Dmitri Mendeleev em 1871. A tabela proposta por Mendeleev tinha o diferencial em relação às anteriores de predizer as propriedades de elementos que ainda não haviam sido isolados e manter espaços vazios em sua estrutura para posterior preenchimento.27

Uma outra linha de pensamento consistente com a existência dos átomos (e por extensão com a teoria atómica) começou em 1827 quando o botânico Robert Brown utilizou um microscópio para observar grãos de pólen flutuando na água e constatou que eles se moviam num fenómeno errático que se tornou conhecido como "movimento browniano". J. Desaulx sugeriu em 1877 que o fenómeno seria causado pelo movimento térmico das moléculas de água e em 1905 Albert Einstein publicou a primeira descrição matemática desse movimento.28 29 30 O físico francês Jean Perrin utilizou o trabalho de Einstein para determinar experimentalmente a massa e a dimensão dos átomos, o que se constituiu numa forte evidência experimental a favor da teoria atómica de Dalton.31

O modelo atômico de Thomson[editar | editar código-fonte]

O modelo atômico do "pudim de passas" de Thomson

Ver artigo principal: Modelo atômico de Thomson

O físico Joseph John Thomson descobriu os elétrons em 1897 por meio de experimentos envolvendo raios catódicos em tubos de crookes.32 O tubo de crookes consiste-se em uma ampola que