ATOMÍSTICA
Nem sempre o homem pensou que o átomo é como o conheces atualmente. Foi uma ideia que evoluiu ao longo dos anos. Apesar do primeiro modelo atómico ter sido apresentado já no séc. XIX, a ideia de que a matéria é feita de pequeníssimos corpúsculos surgiu há muito, muito tempo.
• Histórico – Os primeiros a pensar no assunto foram os filósofos gregos chamados de filósofos da natureza. A ideia comum desses filósofos era a de que deveria existir uma matéria básica, a partir da qual todas as outras eram originadas. Vários foram os filósofos que buscaram explicações para os fenômenos observados na natureza. Dentre eles podemos citar alguns:
• Tales de Mileto: Acreditava que a água era a origem de todas as coisas.
• Anaxímenes: Acreditava que o ar era a matéria básica de todas as coisas.
• Heráclito: Acreditava que o fogo seria o único elemento que constituiria todas as coisas.
• Empédocles – Acreditava na existência de quatro elementos básicos: terra, ar, fogo e água e tudo existente era produto da junção desses quatros elementos em proporções diferente.
Estes filósofos gregos supunham um universo formado por um único elemento e a partir deste elemento todas as substâncias conhecidas eram produzidas.
• Aristóteles: introduziu um quinto elemento que chamou Quintessência ou Éter e seria responsável pela formação do céu. Aristóteles acreditava então que com todo o universo material formado de água, ar, terra e fogo, com suas quatro qualidades, frio, calor, secura e umidade se poderia formar todos os tipos de materiais existentes, inclusive o homem. A diversidade material conhecida era então devida as diferentes proporções que estes elementos se encontravam nas substâncias.
Os Quatro Elementos clássicos dos Gregos e as combinações das qualidades.
Água: Combinação de frio e umidade
Ar: Combinação de quente e umidade
Fogo: Combinação de quente e secura
Terra: Combinação de frio e secura
Desta filosofia de Aristóteles se evolui para a idéia que se conhecendo as proporções (análise) destes elementos primordiais nas substâncias, se poderiam recriá-las (síntese) nas quantidades que se desejassem. Foi a interpretação da Teoria dos Elementos de Aristóteles que levou às tentativas de se obter o Ouro, a partir dos metais conhecidos até então, e com isso enriquecer aquele que possuísse este segredo. Os primeiros a buscarem esta proeza foram os Alquimistas que consideravam esta como a “Grande Obra” e o objeto que tornaria todo o metal ou substância que a tocasse em ouro foi chamado de “Pedra Filosofal”. O Ouro por ser considerado eterno e imortal, por não alterar suas características nem ao fogo, foi a primeira ambição da Alquimia e este mesmo desejo de perseguição da imortalidade para um metal , por analogia foi buscado para o homem, e aquilo que lhe daria a imortalidade seria o “Elixir da Longa Vida”. Desta maneira o sonho do alquimista estaria completo: Teria a riqueza e os prazeres propiciado pelo Ouro e a eternidade para desfrutá-las.
Apesar de errada a doutrina de Aristóteles, que levou a busca pela Pedra Filosofal e pelo Elixir da Longa Vida pela Alquimia, foi esta pseudociência que originou a Química atual. O legado desta busca, a qual sabemos hoje fracassada, foram as substâncias químicas, os métodos, as técnicas e os instrumentos descobertos pelos alquimistas, que herdados pela Química, permitiu o seu desenvolvimento atual.
Os primeiros a excluir esses elementos míticos foram:
• Leucipo: Pregava a ideia de que toda matéria seria constituída por átomos, para ele a menor porção da matéria que não poderia ser dividida em partes menores.
• Demócrito: Era discípulo de Leucipo, desenvolveu e aperfeiçoou esta teoria, descrevendo a forma e o comportamento dos átomos de uma maneira bem avançada para a época.
Modelo atómico de Dalton (1808): Modelo Bola de Bilhar
John Dalton, no séc. XIX (a partir de 1803), retomou a ideia dos átomos como constituintes básicos da matéria. Para ele os átomos seriam partículas pequenas, indivisíveis e indestrutíveis. Cada elemento químico seria constituído por um tipo de átomos iguais entre si. Quando combinados, os átomos dos vários elementos formariam compostos novos.
Assim, na sequência dos seus trabalhos, concluiu que:
-
Os átomos são partículas muito pequenas, maciças e indivisíveis
-
Os átomos de um mesmo elemento químico são idênticos em massa e em todas as outras propriedades.
-
Os átomos são indestrutíveis, e as reações químicas não passam de reorganização desses átomos.
-
Em uma combinação química, os átomos unem-se entre sí em várias proporções, mas conservando suas respectivas massas. (Lei de Lavoisier: Lei da conservação da massa).
Resumo: Átomo, uma minúscula partícula (esfera): maciça; indestrutível; impenetrável; indivisível; sem cargas elétricas.
Modelo atómico de Thomson ou do pudim de passas
No final do século XIX, os físicos começaram a investigar o fluxo dacorrente elétrica no interior de tubos que continham gases rarefeitos, sob baixa pressão.
Estes experimentos levaram à descobertas que derrubaram definitivamente a ideia de que o átomo seria indivisível, o que foi proposto anteriormente por Dalton.
Em 1897, J.J. Thomson, baseando-se em alguns experimentos, propôs um novo modelo atômico.Segundo Thomson, o átomo seria um aglomerado composto de uma parte de partículas positivas pesadas (prótons) e de partículas negativas (elétrons), mais leves. Este modelo ficou conhecido como “pudim de passas".
Para que o inglês J. J. Thomson viesse a descoberta a existência do elétron. Este teve que realizar várias experiências para se chegar a tal conclusão.
1o experimento
A ausência de matéria gerada pela bomba de vácuo representa que, para o fechamento da corrente elétrica, "algo" deve passar entre o catodo e o anodo. Esse feixe foi denominado de raios catódicos.
2o experimento
Nesse experimento, a presença da ventoinha tem por objetivo determinar se o feixe possuía massa. Como a ventoinha se movimenta, fica provada a existência de massa no feixe.
3o experimento
O último experimento teve por objetivo a determinação da carga do feixe. Como pode ser observado acima, o feixe aproxima-se da placa positiva tendo portanto carga negativa.
Através desses três experimentos Thomson comprovou a existência do elétron, propondo um novo modelo atômico no qual o átomo seria formado por uma pasta positiva repleta de partículas negativas (o elétron).
Modelo atómico de Rutherford
Em 1911, o neozelandês Ernest Rutherford realizou uma importante experiência.
Ele pegou um pedaço do metal polônio (Po) que emite partículas alfa (α) e colocou em uma caixa de chumbo com um pequeno orifício. As partículas alfa atravessavam outras placas de chumbo através de orifícios no seu centro. Depois atravessavam um lâmina muito fina (10-4mm) de ouro (Au).
Rutherford adaptou um anteparo móvel com sulfeto de zinco (fluorescente) para registrar o caminho percorrido pelas partículas.
O físico observou que a maioria das partículas alfa atravessava a lâmina de ouro e apenas algumas desviavam até mesmo retrocediam.
A partir destes resultados, concluiu que o átomo não era uma esfera positiva com elétrons mergulhados nesta esfera. Concluiu que:
- o átomo é um enorme vazio;
- o átomo tem um núcleo muito pequeno;
- o átomo tem núcleo positivo (+), já que partículas alfa desviavam algumas vezes;
- os elétrons estão ao redor do núcleo (na eletrosfera) para equilibrar as cargas positivas.
O modelo atômico de Rutherford sugeriu então, um átomo com órbitas circulares dos elétrons em volta do núcleo. Comparou o átomo com o Sistema Solar, onde os elétrons seriam os planetas e o núcleo seria o Sol.
Hoje, sabe-se que o átomo é 10.000 a 100.000 vezes maior que seu núcleo. Numa escala macroscópica, pode-se comparar um átomo com um estádio de futebol. Se o átomo fosse o estádio do Maracanã, o seu núcleo seria uma formiga no centro do campo. Então o átomo é enorme em relação ao seu núcleo.
Porém, o átomo de Rutherford tem algumas falhas. Se o núcleo atômico é formado por partículas positivas, por que essas partículas não se repelem e o núcleo não desmorona? Se as partículas são de cargas opostas, por que elas não se atraem? Os elétrons iriam perder energia gradualmente percorrendo uma espiral em direção ao núcleo, e à medida que isso acontecesse, emitiriam energia na forma de luz. Mas como os elétrons ficam em movimento ao redor do núcleo sem que os átomos entrem em colapso?
Estas questões foram respondidas em 1932 por James Chadwick. Ele observou que o núcleo do berílio (Be) radioativo emitia partículas sem carga elétrica e com massa igual à dos prótons (+). Chamou esta partícula de nêutrons. Surgia então, a terceira partícula subatômica.
Agora sabemos que no núcleo do átomo há prótons e nêutrons e na eletrosfera há elétrons.
