Modelo Atômico de Sommerfeld

Após o modelo de Bohr postular a existência de órbitas circulares específicas, definidas, em 1.916 Sommerfeld postulou a existência de órbitas não só circulares, mas elípticas também. Para Sommerfeld, num nível de energia n, havia uma órbita circular e (n-1) órbitas elípticas de diferentes excentricidades.

Por exemplo, no nivel de energia n = 4 (camada N), havia uma órbita circular e três órbitas elípticas. Cada uma das órbitas elípticas constitui um subnível, cada um com sua energia.

Modelo Atômico de Rutherford- Bohr

Nota-se no modelo de Rutherford dois equívocos:

· Uma carga negativa, colocada em movimento ao redor de uma carga positiva estacionária, adquire movimento espiralado em direção à carga positiva acabando por colidir com ela;

· Uma carga negativa em movimento irradia (perde) energia constantemente, emitindo radiação. Porém, sabe-se que o átomo em seu estado normal não emite radiação.

O físico dinamarquês Niels Bohr conseguiu "solucionar" os equívocos cometidos por Rutherford baseando-se na seguinte ideia:

Um elétron num átomo adquire apenas certas energias, e cada energia é representada por uma órbita definida, particular. Se o elétron recebe energia ele pula para outra órbita mais afastada do núcleo. Pode ocorrer no elétron a perda de energia por irradiação, e sendo assim, o elétron cai para uma órbita mais próxima do núcleo. Todavia o elétron não pode ficar entre duas órbitas definidas, específicas, pois essa não seria uma órbita estável (órbita não específica).

Conclui-se então que: quanto maior a energia do elétron, mais afastado ele está do núcleo. Em outras palavras: um elétron só pode estar em movimento ao redor do núcleo se estiver em órbitas específicas, definidas, e não se encontra em movimento ao redor do núcleo em quaisquer órbitas.

As órbitas permitidas constituem os níveis de energia do átomo (camadas K, L, M, N, O, P e Q).

Modelo Atômico de Ernest Rutherford

Ernest Rutherford nasceu na Nova Zelândia em 1871, e, tal como seus onze irmãos trabalhou cultivando as terras de seu pai. Por ser um aluno bem sucedido, ganhou uma bolsa de estudos para cursar na Universidade da Nova Zelândia. Foi lá que ele se interessou pela física. Em Cambridge, estou com J. J Thomson e teve discípulos que se tornaram famosos, tais como Moseley, Chadwick, Geiger e Bohr.

Em 1908, Rutherford, pelos seus importantes trabalhos sobre reatividade, recebeu o Prêmio Nobel da Química, e recebe também muitas condecorações, inclusive um título de nobreza em 1914 (Sir Ernest Rutherford). Mas, ficou famoso pelo seu experimento que lhe permitiu criar seu Modelo Atômico.

Rutherford demonstrou que os raios alfa são partículas de massa maior que o átomo de hidrogênio e supôs que tais partículas são núcleos de átomos de hélio, o que, aliás, foi confirmado.

Morreu em 1937 e foi sepultado na Abadia de Westminster, próximo aos túmulos de Newton e Lord Kelvin.

A experiência de Rutherford

Vamos, agora, ver a descrição de uma experiência fundamental para o desvendamento da estrutura atômica e que só foi possível graças à utilização das formas de radiação.

Em seus experimentos, os colaboradores de Rutherford, o cientista alemão Hans Geiger (1882-1945) e o inglês Ernest Marsden (1889-1970), bombardeavam lâminas metálicas com um estreito feixe de partículas alfa. Numa dessas experiências, eles usaram uma lâmina de ouro muito delgada, de quase 0,1µm (um décimo de micrômetro), ou seja, 0,0001 mm de espessura. Na época, era a lâmina metálica mais fina que se podia obter.

Através da observação, Geiger e Marsden ficaram contando as cintilações provocadas numa tela revestidas de sulfeto de zinco, eles ficaram atônitos ao notar o espalhamento das partículas alfa antes e depois da lâmina de ouro. Recorreram então a Rutherford, que ficou mais admirado ainda.

“É o acontecimento mais incrível de toda a minha vida”- comentou Rutherford-, “é tão incrível quando alvejar uma folha de papel com um projétil (de canhão) de 350 mm e este ricochetear e ferir quem o lançou”. Observe:

Essa experiência foi realizada em 1911 e a lâmina de ouro foi bombardeada por partículas alfa proveniente do elemento polônio (Po), protegido por um bloco de chumbo.

Rutherford constatou que:

·         (1) A maioria das partículas alfa atravessava livremente a lâmina de ouro;

·         (2) Poucas partículas alfa passavam e sofriam desvio;

·         (3) Muito poucas partículas alfa não atravessavam a lâmina de ouro.

Vale lembrar que:

Os resultados das experiências mostravam que a lâmina de ouro funcionava como uma “peneira”, isto é, a massa estaria distribuída de maneira não uniforme. Assim, se você atirar um punhado de grãos de arroz numa peneira de buracos grandes, conseguirá resultados análogos aos da experiência de Rutherford.

O Átomo Nuclear

Com base nos resultados da experiência de Rutherford, temos:

·         Admitindo o modelo atômico de Thomson (pudim de passas), o único efeito esperado seria o (1), isto é, o feixe de partículas atravessaria incólume a lâmina de ouro.

·         O efeito (2) mostra que um forte campo positivo repele e desvia a partícula alfa, também positiva. Isso contradiz o modelo de Thomson, que afirma a distribuição uniforme das cargas.

·         O efeito (3) mostra que a partícula alfa encontra algo maciço, capaz de fazê-lo ricochetear.

Com base nessas informações, estaria, então, destruído o modelo atômico de Thomson.

Logo, um novo modelo precisaria ser criado, e isso foi feito por Rutherford.

Em fevereiro de 1911, Rutherford defendeu uma tese intitulada Da dispersão das partículas alfa e beta pela matéria e da estrutura do átomo. Nesse brilhante trabalho, ele chega a conclusões que o levam a arquitetar um novo modelo atômico: o átomo nuclear.

A comparação do número de partículas alfa que atravessavam a lâmina com o número de partículas alfa que voltavam levou Rutherford a concluir que o raio do átomo é 10 mil vezes maior que o raio do núcleo. A partir dessas conclusões, Rutherford propôs um novo modelo atômico, semelhante ao sistema solar.

Postado por: Levy Moraes

Os raios Canais: A Descoberta do Próton

Conforme já foi dito, utilizando um tubo de raios catódicos cujo cátodo era uma placa de metal repleta de furos, Golgstein observou uma luminosidade que saía de cada furo e o aparecimento de fluorescência na parede localizada atrás do cátodo. Essa luminosidade foi chamada de raios canais.

Mas como surgem os raios canais?

Cientistas como Golgstein, Thomson e Rutherford explicam que os raios canais surgem a partir da formação de íons positivos pelas moléculas de gás no interior do tubo. Esses íons positivos são formados na colisão entre os elétrons provenientes do cátodo e as moléculas do gás.

Os íons positivos são repelidos pelo ânodo e, ao colidirem com o cátodo, têm sua carga neutralizada. Entretanto, alguns deles conseguem atravessar o orifício do cátodo, provocando estrias luminosas na região posterior a ele.

A massa dos raios canais é maior que a dos catódicos e varia de acordo com a natureza do gás rarefeito contigo no tubo. Quando o gás é o hidrogênio, os raios canais são formados pelos íons positivos de menor carga e menor massa possíveis.

Assim, os raios canais provenientes do hidrogênio apresentam a menor carga positiva, e a esta menor partícula de carga positiva foi dado o nome de próton.

Estava, assim, descoberto o próton, outro constituinte do átomo.

Postado por: Willian Bruno.

Modelo Atômico de Joseph John Thomson

Joseph John Thomson (1856-1940) foi um importante físico britânico, também conhecido como J. J Thomson, nasceu em Manchester em 1856. Foi professor de Ernest Rutherford e ocupou o posto de Rayleigh como chefe do laboratório Cavendish, na Universidade de Cambridge, importante centro de pesquisa sobre a estrutura atômica. O laboratório Cavendish era frequentado por excelentes cientistas, dos quais quatorze deles receberam Prêmio Nobel, Thomson morreu em 1940 e foi enterrado junto a Isaac Newton.

Thomson recebeu o Prêmio Nobel pelos seus importantes trabalhos sobre o elétron.

Thomson provou que os raios catódicos são formados sempre pelo mesmo tipo de partícula, ou seja, os elétrons, seja qual for o gás residual na ampola.

Segundo ele, os raios catódicos são provenientes de duas fontes:

·         Do próprio pólo negativo (cátodo). Estes elétrons se desprendem do cátodo e são acelerados pelo campo elétrico dos pólos;

·         Dos átomos do gás colocado no tubo. Estes elétrons têm pequena contribuição na formação dos raios catódicos.

 Passado alguns anos, em 1904, Thomson formulou sua teoria sobre a estrutura atômica da matéria. Segundo sua teoria, o átomo é formado por uma pasta positiva recheada pelos elétrons de carga negativa. Esse modelo ficou conhecido como “pudim de passas”.

Postado por: André Henrique / Referências: Ricardo Feltre,

Química no Cotidiano e Wikiédia.

Os raios catódicos: A descoberta do Elétron

Vamos fazer uma experiência bem simples; Montando uma aparelhagem semelhante a uma lâmpada fluorescente, observe que há um tubo de vidro (1) ao qual estão acoplados dois eletrodos “cátodo e ânodo” (2) e uma bomba de vácuo (3) ligada ao sistema. O cátodo e o ânodo estão ligados a um gerador que fornece uma voltagem variável.

Com essa experiência, vamos responder a seguinte questão: O ar conduz uma corrente elétrica?

1ª Experiência:

Colocando ar no interior do tubo, não haverá descarga elétrica entre dois eletrodos, a não ser em voltagens elevadíssimas. Aliás, esse tipo de descarga ocorre no ar atmosférico durante as tempestades (são os raios).

Então, podemos concluir que:

Os gases são maus condutores de corrente Elétrica, à pressão atmosférica.

2ª Experiência:       

Usando a bomba de vácuo, retiramos o ar do interior do tubo e, com isso, a pressão vai diminuindo gradativamente.

Com isso, observaremos o surgimento de uma luminosidade no interior do tubo. Pois, nesse instante, está ocorrendo à ionização do ar, isto é, algumas moléculas que compõem o ar estão se transformando em íons e possibilitando assim, a passagem de corrente elétrica.

Diminuindo cada vez mais a pressão, uma quantidade maior de ar será retirada do interior do tubo. Quando a pressão atingir valores extremamente baixos, da ordem de alguns milímetros de mercúrio, a luminosidade desaparece e surge, então, uma fluorescência esverdeada na parede oposta ao cátodo.

Esses raios invisíveis que partem do cátodo e provocam fluorescência na parede oposta, são denominados raios catódicos.

Em 1878, o inglês William Crookes (1822-1919) construiu um aparelho para melhor estudar os raios catódicos.

 Nesse aparelho, que é um aperfeiçoamento do tubo de raios catódicos e recebe o nome de ampola de Crookes, o ânodo é colocado ao lado do cátodo.

Crookes, com esse aparelho, iniciou uma série de experiências sobre a descarga elétrica através de gases, o que ocasionou na descoberta de uma série de propriedades dos raios catódicos. São elas:

1ª Propriedade: Os raios catódicos são perpendiculares ao cátodo.

Alterando a forma do cátodo; a mudança da posição do ânodo não altera a trajetória dos raios catódicos.

2ª Propriedade: Os raios catódicos são retilíneos.

Colocando um anteparo no interior da ampola, observaremos a formação de uma sombra na parede oposta ao cátodo.

3ª Propriedade: Os raios catódicos têm massa.

Colocando um molinete na trajetória dos raios, observaremos a movimentação do molinete, o que nos evidencia que “algo sólido” colide com suas pás.

O molinete, evidentemente, deve ser de um material bastante leve.

4ª Propriedade: Os raios catódicos têm carga negativa.

Submetendo os raios catódicos a um campo elétrico, eles sofrerão um desvio na direção da placa positiva.

Assim, podemos dizer que os raios catódicos caminham em linha reta, são partículas sólidas e apresentam carga negativa.

Em 1897, o cientista inglês Joseph John Thomson, em colaboração com o físico neozelandês Ernest Rutherford, determinou a relação entre carga (q) e a massa (m) das partículas dos raios catódicos, verificando que q/m é uma constante.

Thomson, então, concluiu que essas partículas estavam presentes em qualquer tipo de matéria e deu a elas o nome sugerido por G. J. Stoney para as partículas elementares de carga negativa: elétron.

Assim, então, estava descoberto o elétron, um dos constituintes do átomo.

Postado por: José Lourenço

Curiosidades:

Enquanto alguns cientistas tentavam provar que a matéria é formada por átomos, outros pesquisavam e apresentavam evidências de que o átomo é formado de partículas menores. Vamos então, ver como essas pesquisas evoluíram, o que foi a base para o nosso Modelo Atômico atual.

·         1833 – O cientista inglês Michel Farady (1791-1867) realizou experiências com fenômenos da eletricidade, estabelecendo as leis que regem a obtenção de metais puros, por intermédio da passagem de uma corrente elétrica através de uma solução aquosa (eletrólise).

·         1877 – O sueco Svant August Arrhenius (1859-1927), ao tentar explicar as leis da eletrólise de Faraday, estabeleceu a teoria iônica. Segundo essa teoria, quando certas substâncias são dissolvidas em água, faz surgir cargas elétricas. Arrhenius nomeou essas cargas com o nome de íon, que segundo ele, seriam “átomos carregados de eletricidade”.

·         1891 – Quatorze anos após Arrhenius, o irlandês George Jonhstone Stony (1826-1911), baseado nas observações nas experiências de Faraday e Arrhenius, calculou a quantidade mínima de carga elétrica negativa da matéria. Essa carga mínima recebeu o nome de elétron. Mais tarde, comprovou-se que o elétron é uma das partículas que constituem o átomo.

Como já sabemos, o átomos é formado por prótons, elétrons e nêutrons que são suas partículas fundamentais.

·         1859 – Os cientistas alemães Henrich Geissler (1814-1879) e Julius Plucker (1801-1898), com sua experiência, deram início às descobertas das partículas atômicas. Ao fazerem passar corrente elétrica num tubo contendo gás submetido à baixa pressão, eles observaram o surgimento de uma luz esverdeada.

·         1876 – Com base nessas observações, o alemão Eugen Goldstein (1850-1930) demonstrou que a luz esverdeada que surgia, vinha de um eletrodo negativo (cátodo) e denominou-s raios catódicos. Usando um cátodo perfurado, observou estrias luminosas através dos furos, às quais chamou de raios canais.

Postado por: Levi Rodrigues / Referências: Antônio Sardella, Química Geral.