Modelo atômico de Rutherford-Bohr
Em 1911, o cientista Rutherford fez uma experiência muito importante, que veio alterar e melhorar profundamente a visão do modelo atômico. Resumidamente, a experiência consistiu no seguinte: Um pedaço do metal polônio emite um feixe de partículas alfa, que atravessa uma lâmina finíssima de ouro. Rutherford observou então que a maior parte das partículas alfa atravessa a lâmina de ouro como se fosse uma peneira; apenas algumas partículas desviavam ou até mesmo retrocediam. Rutherford viu-se obrigado a admitir que a lâmina de ouro não era constituída de átomos maciços e justapostos, como pensaram Dalon e Thomson. Pelo contrário, a lâmina seria formada por NÚCLEOS pequenos, densos e eletricamente positivos, dispersos em grandes espaços vazios. Os grande espaços vazios explicam por que a grande maioria das partículas alfa não sofre desvios. Entretanto, lembrando que as partículas alfa são positivas, é facil entender que, no caso de uma partícula alfa passar próximo de um núcleo (também positivo), ela será fortemente desviada; e no caso extremo de uma partícula alfa “topar à frente” um núcleo, ela será repelida para trás. Surge, porém, uma pergunta: se o ouro apresenta núcleos positivos, como explicar o fatos de a lâmina de ouro ser eletricamente neutra?
Rutherford imaginou então que ao redor do núcleo positivo estariam girando partículas muito menores (que não atrapalham a passagem das partículas alfa), possuidoras de carga elétrica negativa (para contrabalançar a carga positiva do núcleo), e que foram denominadas ELÉTRONS. Em resumo, o átomo seria semelhante ao Sistema Solar: o núcleo representaria o Sol e os elétrons seriam os planetas, girando em órbitas circulares e formando a chamada eletrosfera.
Hoje, sabemos que o tamanho do átomo é de 10.000 a 100.000 vezes maio que o seu núcleo. Para efeito de comparação, podemos imaginar o núcleo atômico como sendo uma formiga no centro de um estádio como o Maracanã. Em 1913, o cientista Bohr reuniu algumas observações, experiências e teorias já existentes para aprimorar a explicação do modelo atômico. Por que a luz comum forma o arco-íris ao passar por urna nuvem ou por um prisma? Por que certos elementos químicos, quando convenientemente aquecidos, emitem luz de urna só cor, como acontece com as “lâmpadas de sódio” (luz amarela) existentes em nossas estradas?
Para explicar esses fatos, Bohr propôs o seguinte:
a) enquanto o elétron estiver girando na mesma órbita, ele não emite nem absorve energia;
b) ao saltar de uma órbita para outra, o elétron emite ou absorve urna quantidade bem definida de energia (denominada quantum de energia, ou, no plural, quanta de energia).
Recebendo energia (térmica, elétrica ou luminosa) do exterior, o elétron salta de urna órbita mais interna para outra mais externa; a quantidade de energia recebida é, porém, bem definida (um quantum de energia). Pelo contrário, ao voltar de urna órbita mais externa para outra mais interna, o elétron emite um quantum de energia, na forma de luz de cor bem definida ou outra radiação eletromagnética, como ultravioleta ou raios X (da o nome f6ton, que é dado para esse quantum de energia). Mais urna vez notamos o entrelaçamento entre matéria e energia: a energia luminosa (luzes de todas as cores) é o resultado do “salto” dos elétrons entre as várias órbitas eletrônicas possíveis ao redor de um dado núcleo. Assim, ao “átomo de Rutherford” complementado pelas ponderações de Bohr foi dado o nome de MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD-BOHR. Mais tarde, constatou-se que as órbitas eletrónicas de todos os átomos conhecidos se agrupam em sete camadas eletrônicas, que foram denominadas K, L, M, N, O, P, Q. Em cada camada, os elétrons possuem urna quantidade fixa de energia; por esse motivo, as camadas são também denominadas estados estacionários ou níveis de energia. Além disso, cada camada comporta um número máximo de elétrons. O preenchimento dessas camadas, porém, não é tão simples como aparece no esquema anterior. A figura a seguir indica, de forma mais completa, a maneira pela qual os sucessivos elétrons “vão entrando” nas várias camadas: Note que o preenchimento de elétrons começa pela camada K, que comporta no máximo dou elétrons, e prossegue na seqüência das flechas indicadas na figura acima, até atingirmos, no máximo, o número que está escrito (existem apenas algumas exceções).
Modelo Atômico de Orbitais Nos últimos 50 anos, as teorias sobre a estrutura atômica evoluíram bastante, principalmente no que diz respeito à eletrosfera. O Modelo de Órbitas Eletrônicas Circulares de Rutherford-Bohr foi substituído pelo MODELO DE ORBITAIS. Esta mudança decorreu de novas observações, experiências e cálculos feitos pelos cientistas, que levaram a conclusões importantíssimas como:
A todo elétron cm movimento está associada uma onda característica (princípio da Dualidade ou de De Broglie).
Este princípio nos obriga a visualizar o elétron não mais como uma “bolinha” em movimento rápido, mas sim como sendo um misto de partícula-onda, isto é, algo que, às vezes, pode se comportar como partícula e, outras vezes, como onda (semelhante às ondas elétricas, magnéticas, etc.). Não é possível calcular a posição e a velocidade de um e1étron, num mesmo instante (Princípio da Incerteza ou de Heisenberg).
Devido à dificuldade de calcular a posição exata de um elétron na eletrosfera, o cientista Schódinger foi levado a calcular a região onda haveria maior probabilidade de encontrar o elétron. Esta região do espaço foi denominada ORBITAL. Orbital é a região do espaço onde é máxima a probabilidade de se encontrar um determinado elétron.
