Estrutura Atomica

Introdução

O átomo foi definido como uma unidade indivisível até o final do século XIX, quando foi proposto o primeiro modelo atômico que provava a existência de partículas suba-tômicas. Com o passar dos anos, novos estudos experimentais foram realizados e novos mo-delos atômicos surgiram.

Modelo de Dalton ou Bola de Bilhar (1808)

No início do século XIX, o químico John Dalton definiu que os átomos eram mi-núsculas partículas indivisíveis e indestrutíveis. Seu modelo ficou conhecido como “bola de bilhar”, por representar o átomo como uma esfera maciça. Segundo o químico inglês, os áto-mos de um mesmo elemento químico são idênticos. Elaborou então um modelo para a estrutu-ra da matéria baseado nos seguintes postulados:

1. Os elementos são formados por pequeníssimas partículas, os átomos.

2. Todos os átomos de um determinado elemento são idênticos entre si. .

3. Os átomos de um determinado elemento são diferentes dos átomos de outro elemento e o que os diferencia são suas massas relativas.

4. Os átomos de um elemento podem se combinar com átomos de outros elemen-tos formando os átomos compostos. Um dado composto possui sempre o mesmo número rela-tivo de tipos de átomos.

5. Os átomos não podem ser criados, divididos ou destruídos através de processos químicos. Uma reação química simplesmente altera o modo de agrupamento dos átomos.

Modelo de Thomson ou Pudim de Passas (1897)

Já no final do século XIX, o físico J. J. Thomson mostrou que a teoria dos átomos indivisíveis estava equivocada e propôs um modelo conhecido como “pudim de passas”. O nome se explica pela representação do átomo segundo o físico. Para ele, o átomo seria uma esfera de carga positiva (pudim) que contém corpúsculos de carga negativa (passas) distribuí-dos uniformemente. Os corpúsculos, imaginados por Thomson, ficaram conhecidos posteri-ormente como elétrons. Modelo de Rutherford ou Modelo Planetário (1911)

Pouco depois de Thomson, o físico Ernest Rutherford demonstrou através de pes-quisas que o raio do átomo era 10.000 vezes maior que o núcleo. Surgia, assim, o modelo nu-cleado de átomo, tambem conhecido como “modelo planetário”. Para Rutherford, o átomo é constituído por um núcleo positivo e, ao seu redor, como planetas em órbita, se encontram os elétrons.

Modelo Atômico de Bohr (1913)

Em 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr, ao estudar espectros de emissão de certas substâncias, modificou o modelo de Rutherford. No inicio do século XX era fato co-nhecido que a luz branca (luz solar, por exemplo) podia ser decomposta em diversas cores. Isso é conseguido fazendo com que a luz passe por um prisma. No caso da decomposição da luz solar obtém-se um espectro chamado espectro continuo. Este é formado por ondas eletro-magnéticas visíveis e invisíveis (radiação ultravioleta e infravermelho). Na parte visível desse espectro não ocorre distinção entre as diferentes cores, mas uma gradual passagem de uma para outra. O arco-íris é um exemplo de espectro contínuo onde a luz solar é decomposta pelas gotas de água presentes na atmosfera. Como a cada onda eletromagnética está associada certa quantidade de energia, a decomposição da luz branca produz ondas eletromagnéticas com toda e qualquer quantidade de energia.

No entanto, se a luz que atravessar o prisma for de uma substância como hidrogê-nio, sódio, neônio etc. será obtido um espectro descontínuo. Este é caracterizado por apresen-tar linhas coloridas separadas. Em outras palavras, somente alguns tipos de radiações lumino-sas são emitidas, isto é, somente radiações com valores determinados de energia são emitidas.

Baseado nessas observações experimentais, Bohr elaborou um novo modelo atô-mico cujos postulados são:

• na eletrosfera os elétrons não se encontram em qualquer posição. Eles giram ao redor do núcleo em órbitas fixas e com energia definida. As órbitas são chamadas camadas eletrônicas, representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q a partir do núcleo, ou níveis de energia representados pelos números 1, 2, 3, 4...;

• os elétrons ao se movimentarem numa camada eletrônica não absorvem nem emitem energia;

• os elétrons de um átomo tendem a ocupar as camadas eletrônicas mais próximas do núcleo, isto é, as que apresentam menor quantidade de energia;

• um átomo está no estado fundamental quando seus elétrons ocupam as camadas menos energéticas;

• quando um átomo recebe energia (térmica ou elétrica), o elétron pode saltar para uma camada mais externa (mais energética). Nessas condições o átomo se torna instável. Dizemos que o átomo se encontra num estado excitado;

• os elétrons de um átomo excitado tendem a voltar para as camadas de origem. Quando isso ocorre, ele devolve, sob a forma de onda eletromagnética, a energia que foi rece-bida na forma de calor ou eletricidade.

Esses postulados permitem explicar a existência dos espectros de emissão descon-tínuos: como o elétron só pode ocupar determinadas órbitas, as transições eletrônicas (ida e volta do elétron) ocorrem em número restrito, o que produz somente alguns tipos de radiação eletromagnética e não todas como no espectro contínuo.

Núcleo atômico

O núcleo de um átomo é uma região pequena, comparado ao volume atômico total do um átomo, densa e positiva, formada por prótons e nêutrons. Os prótons são partículas positivas que apresentam massa, aproximadamente duas mil vezes maiores que a massa do elétron. A existência de uma partícula positiva presente no átomo foi observada pelo físico Eugen Goldstein, mas sua existência só foi comprovada por experiências realizadas por Ernest Rutherford. Em 1932, James Chadwick descobriu a presença de partículas neutras, chamadas nêutrons, que possuem massa com valor muito próximo a dos prótons.

A quantidade de prótons presente no núcleo representa o número atômico (Z), e diferencia um elemento químico de outro.

p = Z

Já o número de massa de um átomo é representado pela