Estrutura do Átomo: Prótons, Nêutrons e Elétrons
O desenvolvimento da humanidade só é possível com a aquisição e o aperfeiçoamento de conhecimentos, e isso é o que o homem busca desde os tempos mais remotos. Indo para o campo da química, estima-se que o ser humano conheça hoje cerca de 500 mil substâncias, sabendo que ainda possui inúmeras possibilidades de combiná-las e fazer novas descobertas.
É só olharmos à nossa volta que já vamos perceber quantas substâncias químicas diferentes existem, algumas naturais e outras produzidas com intervenção humana.
Mas nenhum desses conhecimentos seria possível se não fosse por dominarmos a estrutura atômica. Afinal, são os átomos que se unem para formar as moléculas que serão combinadas para compor uma matéria. Portanto, foi assim que tudo começou!
A descoberta da estrutura atômica
A necessidade de compreender como uma matéria se constitui é muito antiga. Tanto que o termo “átomo” foi cunhado pelo grego Demócrito, um filósofo que viveu na Grécia entre 546 e 460 a.C. A palavra átomo significa algo que não pode se partir, ou seja, para o pensador, era a menor partícula de uma matéria, maciça, que não podia ser dividida.
Essa estrutura atômica foi retomada por John Dalton muitos anos depois, já no século XIX. Ele dizia que o átomo era como uma bola de sinuca, ou seja, uma esfera maciça e indivisível.
O primeiro a contrapor esse modelo foi Thomson, que, a partir de seus experimentos, chegou ao modelo conhecido como “pudim de passas”: o átomo seria formado por uma espécie de massa positiva, onde estariam encrustadas partículas dotadas de carga elétrica negativa. Ou seja, já não era mais indivisível. Isso foi muito importante para que se reconhecesse essa dimensão elétrica da matéria.
Depois de Thompson, o cientista a contribuir mais significativamente para “desenhar” a estrutura atômica foi Ernest Rutherford. Ele realizou a seguinte experiência: bombardeou uma lâmina de ouro com partículas alfa e percebeu que a maior parte delas atravessava aquela lâmina. Também notou que algumas eram repelidas.
Com essa experiência, Rutherford pode refutar a ideia de Demócrito, Dalton e Thomson de que o átomo era todo concentrado. Na realidade, ele tinha um grande espaço vazio, que podia ser atravessado pelas partículas alfa.
Dessa forma, de acordo com o Rutherford, o átomo teria um pequeno núcleo carregado positivamente (é por isso que as partículas alfa, que também são positivas, eram repelidas) e, ao redor dele, uma região enorme (para as proporções atômicas), que ficou conhecida como eletrosfera, onde giravam os elétrons.
Estrutura atômica aceita atualmente
A descrição do átomo de Rutherford foi primordial para que se desenvolvesse a estrutura atômica mais atual, que é aceita pelos estudiosos de hoje. Lembrando que, assim como aconteceu no passado, é possível que novas descobertas concluam que a ideia atual não é a correta, pois assim é a ciência! De qualquer forma, é importante sabermos quais são os conhecimentos que existem nesse momento.
Niels Bohr aperfeiçoou a teoria de Rutherford, dizendo que a eletrosfera era composta por níveis de energia, camadas em que os elétrons estavam circulando (K, L, M, N, O, P e Q). Um elétron pode saltar de um nível para o outro, sendo que, quando ganha energia, passa para uma camada mais distante do núcleo. Quando perde, retorna para onde estava.
O átomo aceito hoje, além de conservar a ideia de núcleo e eletrosfera, subdividida em camadas de energia, tem outras especificações. Veja os detalhes da estrutura atômica atual:
• O núcleo é a região onde se concentra praticamente toda a massa de um átomo, embora seja de 10.000 a 100.000 vezes menor do que a eletrosfera;
• No núcleo estão os prótons e nêutrons. Ambos possuem didaticamente a mesma massa, com a diferença de que o próton é dotado de carga elétrica positiva, enquanto o nêutron é neutro;
• São considerados quimicamente estáveis os átomos que possuem oito elétrons na camada de valência (último nível de energia da eletrosfera), ou dois na primeira, nos casos dos que possuem apenas uma. Os átomos interagem por meio das ligações químicas para obter essa estabilidade;
• Princípio da Dualidade da Matéria, proposto por Louis de Broglie: o átomo é dual, matéria e energia ao mesmo tempo;
• Princípio da Incerteza de Heisenberg: não há como saber precisamente qual é a posição e a velocidade instantânea de um elétron que se movimenta na eletrosfera;
• A massa do elétron é muito pequena, aproximadamente 1.800 vezes menor do que do próton. Por isso, nos estudos didáticos, normalmente é desconsiderada;
• O átomo é considerado eletricamente neutro por possuir a mesma quantidade de prótons e elétrons;
• O número de prótons que um átomo possui é o número atômico, representado pela letra Z. É o que identifica o átomo;
• Os elétrons se distribuem assim nos níveis de energia: K = 2 elétrons; L e Q = 8 elétrons; M e P = 18 elétrons; N e O = 32 elétrons.