Evolução dos modelos atômicos.
A Ciência está em constante evolução, porque ao contrário da fé é aceitável questionar e buscar um conhecimento mais afundo. Por exemplo nas religiões existe apenas a verdade Bíblica que não pode ser contestada, já na ciência tudo é sempre questionado, e sempre existe uma razão para algo acontecer. Então na ciência nunca haverá uma verdade absoluta, pois com novas descobertas é possível ter um conhecimento mais afundo das teorias e reformulá-las.
Um grande exemplo disso é o átomo, e falar dele não é simplesmente falar de suas propriedades, pois ao longo dos anos ele foi teorizado por filósofos e posteriormente apareceram os primeiros modelos que possibilitou em estudos de acordo com a interação entre eles. Portanto contarei uma breve história da Teoria atômica.
Essa história começa na Antiga Grécia, mais especificamente no século IV a. C., onde dois filósofos Leucipo e Demócrito se interessaram por uma das características da matéria, a de poder se dividir. Com isso eles chegaram à conclusão de que uma matéria qualquer que sofresse divisões, não poderia passar por esse processo infinitamente, portanto chegaria a uma partícula chamada átomo, do grego “a”, que significa “não”, e “tomo”, que significa “divisão”. Esses átomos, de acordo com a Teoria, seriam infinitos e não poderiam ser criados ou vistos. Também, se um objeto fosse triangular os átomos que o formaria, também seriam e teriam a mesma cor que tal matéria, pois os átomos iguais supostamente teriam a capacidade de se agrupar e dar forma as coisas.
No entanto, um filosofo muito respeitado que veio pouco depois de Demócrito e Leucipo, chamado Aristóteles, confrontou as ideias desses dizendo que a matéria era composta por quatro elementos: fogo, água, terra e ar. Por ser o filosofo mais respeitado de sua época e por sua teoria ser mais consistente empiricamente, sua teria foi mais aceita pela maioria das pessoas até o século XIX.
A Teoria atômica de Leucipo e Demócrito era a que se aproximava mais da verdade, e se manteve quase que inalterado por aproximadamente 2 mil anos. Somente em 1803, o Químico inglês John Dalton (1766-1844), retomou essa teoria. Dalton fez diversas experiencias para formular postulados, que são leis que não podem ser comprovadas, mas são tidas como verdade. No entanto, embora suas ideias fossem revolucionarias, ainda mais pela época, hoje sabemos que alguns dos seus postulados estavam errados. O átomo de Dalton era como uma bola de sinuca, pequena e maciça; e um único elemento químico puro, seria constituído de um mesmo átomo de mesma massa, tamanho e propriedades, que levou Dalton a ver que os átomos não eram genéricos, cada um tinha suas propriedades e formavam elementos que possuíam as mesmas dos átomos que o constituía.
Representação de átomos simples de Dalton.
Após a Teoria de Dalton, houve diversas descobertas fundamentadas no átomo, e isso fez com que os cientistas repensassem as ideias de Dalton, pois não era possível que apenas uma bolinha maciça poderia fazer tantas coisas. Por exemplo as propriedades elétricas da matéria. E foi o cientista Joseph John Thomson (1856-1940), que realizou diversos experimentos para explicar as propriedades elétricas da matéria, utilizando o dispositivo “Tubo de raios catódicos”. O experimento era bem simples, porem explicava as propriedades elétricas da matéria. Com tal feito houve a descoberta do elétron e Thomson propôs um novo modelo atômico, também esférico, porém, essa esfera era carregada positivamente e continha esferas menores de cargas negativas, os elétrons, que ficavam sobre ela, e as cargas positivas anulavam as negativas pois os átomos eram neutros. Esse modelo ficou popularmente conhecido como o “modelo do pudim de passas”.
Átomo de Thomson.
Entretanto, ainda existia lacunas, de como estavam dispostos os elétrons no átomo, e quem veio a resolver isso, foi o físico neozelandês Ernest Rutherford (1871 - 1937). Após o famoso experimento Geiger–Marsden, em 1911, ele teve conclusões fundamentais, que ajudaram a desvendar as disposições dos misteriosos elétrons. Com isso foi possível concluir que um átomo era parecido com nosso sistema solar. Onde existe um núcleo muito pequeno constituído de cargas positivas, nele está concentrado a maior massa do átomo e a maior densidade, os prótons, e ao redor existe partículas de cargas negativas, os elétrons, que ficam na eletrosfera, que é o maior vazio do átomo. Para se ter uma ideia em tamanhos macroscópicos, se o átomo fosse um campo de futebol o núcleo seria uma formiga no centro do campo.
Átomo de Rutherford.
O dinamarquês especialista em física atômica Niels Bohr (1885-1962), em 1913 também fez um modelo, que completou o de Rutherford. Esse modelo consiste em dizer que um átomo possui um conjunto de energia disponível para seus elétrons, ou seja, os elétrons possuem cargas quantizadas (cargas especificas), e por isso eles ficam em certos níveis de energia da eletrosfera (energia quantizadas). Esses elétrons podem receber energia, e quando isso acontece, eles ficam excitados e pulam para outro nível (salto quântico), quando esse elétron volta para seu estado quântico normal, ele libera a energia que foi usada para fazer o salto quântico, em forma de radiação eletromagnética, que é na forma de unidade quantizada, um fóton. Segundo Bohr, existe sete camadas (K, L, M, N, O, P, Q).
Átomo de Bohr.
Entretanto na década de 1920, o físico francês Louis de Broglie, defendeu que partículas possuíam também movimento de onda, uma onda de matéria, ou seja, o elétron não faz uma orbita circular perfeita em volta do núcleo igual no modelo atômicos de Bohr. Isso juntou-se com o “princípio da incerteza” de Werner Heisenberg (1901-1967), que diz “não ser possível determinar, simultaneamente, a posição e a velocidade de uma partícula em um mesmo instante”, pois essa partícula faz trajetórias diferentes, horas mais perto no núcleo, que modifica sua velocidade, horas mais longe que também modifica. Então Erwin Schrödinger (1887-1961), mostrou por meio de diversos cálculos ondulatórios a onde há maior chance de encontrar um elétron na eletrosfera. Com isso o modelo de Bohr, que dizia que os elétrons faziam uma orbita em volta do núcleo mudou, pois agora eles organizam-se, grosso modo, como uma nuvem eletrônica. Agora eles satisfazem as propriedades do átomo e respeita os números quânticos que são: níveis, subníveis, magnéticos e spins. E para isso foi feito um modelo de orbital tridimensional para cada um dos subníveis de energia para melhor interpretação.
Agora, a questão era por que um núcleo cheio de prótons (cargas positivas) não se repele? E por que os elétrons (cargas negativas) não vão em direção ao núcleo, já que cargas opostas se atraem? A reposta veio em 1932, com o físico inglês James Chadwick (1891-974), que provou a existência do nêutron, mais uma partícula do átomo que tem a mesma massa do próton e carga nula. Com isso o núcleo do átomo possui prótons e neutros que permite que os prótons não se repelem e nem faça com que os elétrons sejam atraídos para dentro do núcleo.
Esse modelo atômico (Quântico ondulatório), é o mais aceito até os dia de hoje, entretanto todos são representações daquilo que não podemos ver muito bem ainda, portanto o ideal é usar o que tenha um entendimento mais fácil para poder estudar, pois esse é o verdadeiro intuito desses modelos, em vista que, hoje o átomo possui diversas partículas além dos elétrons, protos e nêutrons, ainda existe os léptons, os mésons, os bárions, o fóton, os bósons W e Z, entre outros. Assim, para pessoas que não são especialistas não precisam de ir tão a fundo.
Evolução dos modelos atômicos.
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Muito bom o conteúdo. Muito bem explicado, parabéns! 👏🏻