Química

O que são modelos atômicos? Entenda como os átomos se tornaram o que são hoje

O que são modelos atômicos?O que são modelos atômicos?
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Você já pensou sobre o que você é feito? O que forma sua pele? Seus olhos? Seus cabelos? E se eu dissesse que você é feito exatamente da mesma coisa que esse computador que está na sua frente agora? 

Estou falando dos átomos, os formadores de toda a matéria e que causaram várias dores de cabeça em vários cientistas ao longo da história.

Neste guia completo sobre modelos atômicos, você aprenderá como surgiu a noção de átomo e como ela se transformou ao longo dos anos. Além disso, para potencializar seus estudos para o vestibular, trouxemos questões comentadas no final do artigo. Boa leitura!

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O que são modelos atômicos?

A noção da existência de átomos tem início na Grécia antiga, onde os filósofos Leucipo (480-430 a.C.), Demócrito (460-370 a.C.) e Epicuro (341-270 a.C.) defendiam que a matéria seria constituída por átomos e espaços vazios. 

Assim, a origem da palavra “átomo” vem do grego e significa indivisível. Apesar de desde então já ser discutido do que era feita a matéria, essa ideia não prevaleceu e ficou, de certa forma, marginalizada durante 2 mil anos.

O conceito filosófico que perdurou até o século XVI foi proposto por Aristóteles (384-322 a.C.). Para o filósofo grego, a matéria seria contínua. 

Aristóteles não propunha a existência de átomos e de espaços vazios, em sua concepção de matéria, haveria um limite para a divisibilidade, o que o levava a pensar na existência de partículas. 

É importante ressaltar, que essa teoria das menores partículas não pode ser confundida com o atomismo dos filósofos anteriores, pois na visão de Aristóteles, as menores partículas seriam grãos de matéria, que demonstrariam todas as suas propriedades.

Apesar de suas noções sobre a matéria terem sido abandonadas por um longo tempo, Leucipo, Demócrito e Epicuro estavam mais próximos da concepção que prevalece na ciência moderna: a de que a matéria é formada por átomos e espaços vazios.

A partir do Renascimento, no século XVI, os estudos sobre a atomística foram retomados pelo mecanicismo.

O mecanicismo foi uma corrente filosófica que impactou os estudos da Física de diversas formas. De acordo com ela, o mundo funcionava como uma grande máquina, precisa e exata. 

Outros físicos e filósofos importantes como Galileu (1564-1642), Newton (1643-1727) e Boyle (1627-1691) basearam-se na hipótese atomista para explicar as propriedades dos materiais. 

Essa hipótese é o ponto de partida para entender o que são modelos atômicos.

Veja também nosso resumo sobre estrutura atômica!

Agora que você já tem uma noção geral sobre a construção do conceito de átomo, vamos explicar o que são modelos atômicos e como essas ideias evoluíram com o passar dos anos e com o avanço da tecnologia. Acompanhe!

Modelo de Dalton

No ano de 1803, a hipótese atômica foi retomada pelo químico John Dalton (1766-1844) para explicar o comportamento dos diversos gases da atmosfera e das misturas gasosas. 

Dalton se fundamentava na hipótese atomista e reconhecia que a matéria seria constituída por átomos indivisíveis e espaços vazios. 

Além disso, para o cientista, os diferentes elementos químicos seriam compostos por átomos diferentes e cada tipo de átomo seria caracterizado por um peso atômico. Dalton também empregou a hipótese atômica na explicação das leis ponderais da Química, que haviam sido recentemente formuladas por Lavoisier (1743-1794) e Proust (1754-1826). 

Apesar de sua notável importância, a hipótese atômica de Dalton foi alvo de muitas polêmicas em sua época. 

De um lado, uma parte dos cientistas reconhecia suas ideias para a explicação de diversos fatos, além de empregá-las em fórmulas e pesos das substâncias. Por outro lado, alguns cientistas até mesmo duvidavam da existência de átomos.  

Essa contraposição foi fundamental para o desenvolvimento dos estudos sobre o que são modelos atômicos.

Essas são as principais ideias do modelo atômico de Dalton:

  • Os átomos são esféricos, maciços e indivisíveis (semelhantes a uma bola de bilhar).
  • Um elemento químico é um conjunto de átomos com as mesmas propriedades.
  • Átomos de um mesmo elemento químico possuem o mesmo peso atômico.
  • Substâncias químicas diferentes são formadas pela combinação de átomos diferentes.

Está gostando do nosso resumo sobre o que são modelos atômicos? Leia também nosso artigo sobre Leis Ponderais!

Modelo de Thomson

Após a descoberta dos elétrons pelo físico inglês Joseph John Thomson em 1897 e da radioatividade em 1895, pelo cientista alemão Wilhelm K. Röentgen, o modelo proposto por Dalton de que o átomo seria indivisível caiu por terra. 

O primeiro a cogitar que o átomo seria formado por elétrons e cargas positivas foi o físico Lord Kelvin. 

No ano de 1903, Thomson resgatou o modelo proposto por Lord Kelvin, que dizia que as partículas com carga negativa (elétrons) se encontravam incrustadas numa esfera de carga positiva.

Thomson então propôs uma analogia para explicar esse modelo. De acordo com o físico, a estrutura atômica seria semelhante a um pudim de passas, um tipo de sobremesa natalina inglesa. 

Nessa analogia, a massa do pudim corresponderia àquilo que Thomson descreveu como a esfera contendo a carga positiva uniformemente distribuída, e as passas seriam os elétrons incrustados nessa esfera.

Essa são as principais características do modelo de Thomson:

  • Os átomos são esféricos e o volume total do átomo é igual ao volume da esfera.
  • A carga positiva está uniformemente distribuída na esfera.
  • Os elétrons se movem nessa esfera sob o efeito de forças eletrostáticas.

Modelo de Rutherford

Ao longo do século XIX e início do século XX, muitos experimentos relacionados à atomística foram realizados. A maioria buscava entender a possível existência de partículas atômicas e sempre que isso acontece recebemos uma nova visão sobre o que são modelos atômicos.

A partir de 1911, os cientistas já haviam provado a existência dos prótons e dos elétrons, mas não se tinha uma ideia precisa a respeito de como essas partículas se distribuem no átomo.

Com base nesses estudos, o neozelandês naturalizado britânico Ernest Rutherford (1871-1937), elaborou um novo modelo para o átomo.

Neste modelo, Rutherford introduziu ideias que seriam preservadas em modelos posteriores, como a existência do núcleo atômico e da eletrosfera.

Seu modelo também é conhecido como modelo planetário, pois sua estrutura pode ser comparada ao sistema solar, em que o Sol representaria o núcleo, enquanto os planetas seriam os elétrons que giram ao redor. A ideia dele foi a que durou e consolidou o que são modelos atômicos nos dias de hoje.

Essas são as principais características do modelo de Rutherford:

  • Os átomos são formados por um núcleo, de carga positiva, e pela eletrosfera, de carga negativa.
  • O volume do núcleo atômico é da ordem de 10 mil vezes menor que o volume do átomo.
  • Praticamente toda a massa de um átomo está contida em seu núcleo.
  • Os elétrons, de massa muito menor que a massa do núcleo, formam a eletrosfera.

Contudo, apesar dos avanços no entendimento do átomo, o modelo de Rutherford apresentava uma falha, que é mostrada pela teoria do eletromagnetismo, que diz que toda partícula com carga elétrica submetida a uma aceleração origina a emissão de uma onda eletromagnética.

Por este motivo, o modelo que o sucedeu é chamado de modelo de Rutherford-Bohr, pois é um aprimoramento das ideias do cientista. Veja a seguir!

Depois de estudar o que são modelos atômicos, que tal resolver nossa lista de exercícios sobre átomos? 

Modelo de Bohr

Desde 1911, o físico dinamarques Niels Bohr (1885-1962) vinha trabalhando para resolver o problema da instabilidade do átomo no modelo de Rutherford. 

Bohr apresentou suas ideias sobre a estrutura atômica modelo através de postulados pois não tinha uma explicação exata para a estabilidade do átomo. 

Naquele época não era possível para Bohr provar o que estava postulando, mas experiências realizadas anos mais tarde confirmaram a correção do modelo e, consequentemente, os postulados.

Esses são os postulados de Bohr:

  1. Cada elétron apresenta uma quantidade específica de energia (quantização da energia atômica).
  1. Os elétrons se movem em uma órbita, chamada de “estados estacionários”. Ao absorver energia, o elétron salta para uma órbita mais distante do núcleo.
  1. Quando absorve energia, o nível de energia do elétron aumenta saltando para uma camada mais externa. Em contrapartida, ela diminui quando o elétron emite energia.
  1. Os níveis de energia, também chamados de camadas eletrônicas, acomodam um número determinado de elétrons e são intitulados pelas letras: K, L, M, N, O, P, Q.

Atualmente, o modelo de Bohr continua válido para explicar a maioria das propriedades atômicas, mas historicamente, esse modelo não perdurou por muito tempo.

Ao longo da década de 1920, os físicos construíram um novo modelo para o átomo, que foi uma verdadeira revolução científica porque demonstrou que a mecânica clássica não poderia ser aplicada ao mundo subatômico, surgindo então a mecânica quântica. 

Mas esse assunto é papo para outro artigo. Esperamos ter contribuído com seus estudos com este artigo sobre o que são modelos atômicos.

Como os modelos atômicos caem no Enem?

Para entender o que são modelos atômicos, é essencial saber como o assunto é cobrado nos vestibulares. Por isso, trouxemos para você 2 questões sobre o tema. 

Resolva os exercícios e depois veja o gabarito comentado no final!

Questão 1 – (UFJF

Associe as afirmações a seus respectivos responsáveis:

I – O átomo não é indivisível e a matéria possui propriedades elétricas (1897).

II – O átomo é uma esfera maciça (1808).

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III – O átomo é formado por duas regiões denominadas núcleo e eletrosfera (1911).

a) I – Dalton, II – Rutherford, III – Thomson.

b) I – Thomson, II – Dalton, III – Rutherford.

c) I – Dalton, II – Thomson, III – Rutherford.

d) I – Rutherford, II – Thomson, III – Dalton.

e) I – Thomson, II – Rutherford, III – Dalton.

Questão 2 – (ENEM)

Em 1808, Dalton publicou o seu famoso livro intitulado Um novo sistema de filosofia química (do original A New System of Chemical Philosophy), no qual continha os cinco postulados que serviam como alicerce da primeira teoria atômica da matéria fundamentada no método científico. Esses postulados são numerados a seguir:

1. A matéria é constituída de átomos indivisíveis. 

2. Todos os átomos de um dado elemento químico são idênticos em massa e em todas as outras propriedades. 

3. Diferentes elementos químicos têm diferentes tipos de átomos; em particular, seus átomos têm diferentes massas. 

4. Os átomos são indestrutíveis e nas reações químicas mantêm suas identidades. 

5. Átomos de elementos combinam com átomos de outros elementos em proporções de números inteiros pequenos para formar compostos.

Após o modelo de Dalton, outros modelos baseados em outros dados experimentais evidenciaram, entre outras coisas, a natureza elétrica da matéria, a composição e organização do átomo e a quantização da energia no modelo atômico. 

OXTOBY, D. W.; GILLIS, H. P.; BUTLER, L. J. Principles of Modern Chemistry. Boston: Cengage Learning, 2012 (adaptado).

Com base no modelo atual que descreve o átomo, qual dos postulados de Dalton ainda é considerado correto? 

a) 1

b)

c) 3

d) 4

e) 5

Gabarito comentado

Exercício resolvido da questão 1 –

Alternativa correta: b) I – Thomson, II – Dalton, III – Rutherford.

O átomo não é indivisível e a matéria possui propriedades elétricas → Modelo de Thomson.

O átomo é uma esfera maciça → Modelo de Dalton

O átomo é formado por duas regiões denominadas núcleo e eletrosfera → Modelo de Rutherford.

Exercício resolvido da questão 2 –

Alternativa correta: e) 5

De acordo com o modelo atual, o postulado de Dalton que é considerado inteiramente correto é o 5 (átomos de elementos combinam com átomos de outros elementos em proporções de números inteiros pequenos para formar compostos).

Hoje sabemos que os átomos não são indivisíveis, pois são constituídos por partículas subatômicas, e nem indestrutíveis, já que formam íons.

Além disso, existem os átomos que são isótopos (mesmo número atômico e diferentes massas) e isóbaros (elementos químicos diferentes e mesmo número de massa).

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Obrigada por ler nosso artigo sobre o que são modelos atômicos.

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