Modelos Atômicos e Características das Partículas Atômicas


Em 1897, o físico inglês JJ Thomson demonstrou que os raios catódicos podiam ser interpretados como um feixe de partículas carregadas, que foram denominadas elétrons. A atribuição de carga negativa aos elétrons foi devida a atração dos raios catódicos para o polo positivo.

Há quatro séculos a.C. foi lançada a ideia de que a matéria era constituída de partículas extremamente pequenas, as quais foram denominadas átomos (do grego, indivisível).

Modelos Atômicos

Em 1808, John Dalton, um professor inglês, propôs a ideia de que as propriedades da matéria podem ser explicadas em termos de comportamento de partículas finitas e unitárias. Dalton acreditou que o átomo seria a partícula elementar, portanto a menor unidade de matéria. Surgiu assim o modelo de Dalton: átomos vistos como esferas minúsculas, rígidas e indestrutíveis, sendo comparados a uma bola de bilhar.

A experiência de Rutherford

Uma lâmina de ouro, com espessura de 0,001 mm, é bombardeada com partículas alfa (positivas) vindas do elemento radioativo polônio. Atrás da lâmina de ouro, há um anteparo de papel fotográfico que detecta as radiações. Da experiência de Rutherford resultou um modelo atômico onde um núcleo muito pequeno e de grande massa concentra toda a carga positiva do átomo.

Modelo atômico comparado ao sistema solar (planetário): uma região central, chamada de núcleo, onde estão os prótons e os nêutrons; uma região ao redor do núcleo, chamada de eletrosfera, onde estão os elétrons. Ainda, baseado na contagem de partículas “a”, desviadas em relação às incididas na lâmina de ouro, pode-se calcular o tamanho do núcleo. Temos: Raio do Núcleo: 10000(104) a 100000(105) vezes menor que o raio do átomo.

Características das partículas atômicas

ELÉTRON – Partícula de carga negativa, descoberta por meio de experiências em RAIOS CATÓDICOS, por JHOMSON, em 1897.
PRÓTON – Partícula de carga positiva, descoberta por meio de experiências com RAIOS ANÓDICOS. A prova definitiva da existência do próton foi dada por RUTHERFORD, em 1919.
NÊUTRON – Partícula neutra, descoberta por CHADWICK, em 1932.

Elemento químico é um conjunto de átomos que apresentam o mesmo número atômico (Z). Cada número atômico corresponde a um único elemento químico. ELEMENTO QUÍMICO <=> N° ATÓMICO. Atualmente são conhecidos entre naturais e artificiais 118 elementos químicos, que correspondem aos números atômicos l a 118.

Os 118 elementos químicos aparecem em um quadro geral denominado Tabela Periódica dos Elementos.

REPRESENTAÇÃO GERAL

Número atômico (Z) ou Número

NÚMERO ATÔMICO – é o número de prótons existentes no núcleo. Representado pela letra Z. O número atômico é a principal característica de um átomo. Z = NÚMERO ATÔMICO = NÚMERO DE PRÓTONS

a) íons são átomos em desequilíbrio elétrico. Se um átomo ganha elétrons, adquire carga negativa e recebe o nome de ÂNION. Os átomos são eletricamente neutros. Como os prótons e os elétrons têm cargas elétricas idênticas, porém opostas, em um átomo neutro o número de prótons deve ser igual ao número de elétrons.

b) Se um átomo perde elétrons, adquire carga positiva e recebe o nome de CÁTION.

Quando um átomo perde elétrons transforma-se em um cátion. Como o número de elétrons fica menor que o número de prótons, haverá maior atração do núcleo sobre a eletrosfera e, consequentemente, o RAIO DO CÁTION é MENOR que o RAIO DO ÁTOMO. De maneira oposta, quando um átomo recebe elétrons, transformando-se em um ânion, terá número de elétrons maior que o número de prótons, resultando, assim, uma menor atração do núcleo sobre a eletrosfera, e consequentemente, o RAIO DO ANÍON será maior que o RAIO DO ÁTOMO

Teoria dos Quarks

QUARKS E LÉPTONS

Foi o físico dinamarquês Niels Bõhr quem introduziu a justificativa energética para o elétron, aceitando-se o modelo de Rutherford. Enunciou que nem todas as leis da física eram válidas para as partículas atômicas e estabeleceu algumas proposições baseadas na teoria quântica de Plank que se tornaram conhecidas como “Postulados de Bõhr; passando então os constituintes atômicos a serem regidos pela mecânica quântica.

Em simples palavras, os postulados de Bõhr são:
1. “Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas circulares bem definidas e, espontaneamente, ao fazê-lo, eles não irradiam energia”.
2. “Quando um elétron passa de uma órbita para outra ela emite ou absorve determinada quantidade de energia, chamada fóton, determinada pela equação
de Max Planck” a qual é indicada: AE = h . f, sendo: Na primeira coluna encontra-se a carga elétrica da partícula e entre parênteses a massa da partícula em função da massa do elétron.

Dois tipos de quarks, o up (para cima) e o down (para baixo), formam os prótons e os nêutrons. O quark up tem carga + 2/3, enquanto o down tem carga – 1/3. O próton é um agregado de dois upe um down, enquanto o nêutron é constituído por um up e dois down.

h = constante de Planck = 6,6 x IO’27 erg x seg
f = frequência da radiação absorvida ou emitida.
A energia “absorvida ou emitida por um elétron” é sempre de um fóton.

Emissão de energia (liberação)

Quando um elétron passa para uma órbita mais interna, ele emite energia em forma de fóton (pontos de luz). Boht; não enunciou esses postulados apenas com base intuitiva; muitos cientistas já haviam estudado os espectros do hidrogênio, e seus resultados permitiram que fossem enunciados aqueles postulados.

Números quânticos

Hoje em dia, os cientistas preferem identificar os elétrons pelo seu teor de energia e não pela posição na eletrosfera. Para a identificação dos elétrons usa-se um conjunto de números, denominados números quânticos. Números quânticos: são números que servem para identificar os elétrons de um determinado átomo.

Subníveis de energia

Número quântico secundário: É simbolizado por “£” e também é chamado de NÚMERO QUÂNTICO AZIMUTAL. Indica o subnível de energia a que pertence o elétron. O número quântico secundário varia de O (zero) até (n – 1).

Número quântico principal: É simbolizado por “n” Indica o nível de energia a que pertence o elétron. O número máximo de elétrons por nível é dado pela equação de Rydberg: R = 2 n2 Onde: “n” é um número quântico principal.

i = o => indica o subnível s
í = l => indica o subnível p
t = 2 => indica o subnível d
i = 3 => indica o subnível f

O número de elétron existente em cada subnível é dado pela equação:
N =   2(2f + 1)

Camada de valência

O nível de energia mais externo do átomo é denominado camada de valência. A camada de valência pode conter, no máximo, 8 elétrons.