Uma breve história do Modelo Atômico - Parte I

Uma pequena contextualização histórica é necessária antes começamos falar sobre os modelos atômicos. Já na Grécia antiga já se discutia do que a matéria era constituída, alguns grandes pensadores da época como Platão. Acreditava que todo a matéria era composta por quatro elementos, no qual se misturavam e formavam tudo no Universo.

Água, Terra, Fogo e Ar para época de Platão eram os elementos constituintes da matéria.

Contudo, os primeiros a plantar a filosofia "atomista" foram Demócrito, Leucipo e Epicuro. Demócrito pregava que o menor componente da matéria eram corpúsculos e indivisíveis. O arranjo de um turbilhão infinito dessas partículas formariam as formas que vemos no mundo, entretanto, Epicuro inspirado nesse filosofia propus algo novo e muito inovar para aquela época, diferente do turbilhão infinito de Demócrito, sua teoria era que os corpúsculos tinha peso e movimentavam linhas retilíneas paralelas.

Demócrito praticamente cunhou o termo Átomo(ἄτομος. a-, "não" e temnō, "cortar")

John Dalton - Bola de Bilhar

Mas durante mais de um milênio essa ideia não tinha sido desenvolvido pelos cientistas que voltavam com o renascentismo na Europa. Contudo, no século XIX o desenvolvimento da física e química estavam no seu auge, então em 1808 John Dalton formulou a primeira teoria atômico.

Naquele momento experimentos para determinar a estrutura do átomo teorizado por Dalton eram limitados, entretanto, sua experiência com a química foi o suficiente para apresentar princípios para sua teoria. Sendo elas:

1. Átomos são minúsculos, partículas invisíveis.
2. Átomos de um elementos são os mesmo.
3. Átomos de elementos diferentes são diferentes.
4. Compostos são a combinação de átomos.

J.J. Thomson - Pudim de passas 

No final do século de XIX muitos experimentos estavam sendo realizados para compreender ainda mais a matéria. Um desses experimento eram dos raios catódicos, no qual eram feixes produzidos por diferença de potencial elevada é estabelecida entre dois eletrodos localizados no interior de um recipiente fechado contendo gás rarefeito. Sir J.J. Thomson estava estudando sugestões de outros cientistas sobre o átomo não ser totalmente "fundamental", ou seja, ele seria formado por outras coisas.

Raio Catódico foi experimento que levou Thomson a descobrir o elétron.

Em 1897, Thomson havia descoberto o elétron utilizando campos magnéticos ele conseguiu "direcionar" o raio dependendo da polarização do ímã. Então sendo o primeiro cientista a demonstrar que o átomo era "divisível", pois desde época de Demócrito a ideia de indestrutível e indivisível resistia.

Pudim de passas

Ainda mantendo a ideia de partícula de Dalton, entretanto, agora o átomo era formado por corpúsculos(elétron) de carga negativa que estavam presos há uma massa esférica de carga positiva. O famoso pudim de passos que ouvimos falar nos livros didáticos do ensino médio. Sendo que em 1906 foi ganhador do prêmio nobel pelo seus experimento de condução de eletricidade por gases.


Ernest Rutherford - Mini sistema solar

Uma curiosidade que não é mencionado por professores ou livros do ensino médio. Um dos alunos de Thomson foi justamente Ernest Rutherford que já foi considerado no começo do século XX, como o maior experimentalista desde Faraday(1791–1867).

Rutherford deixou um grande legado para física nuclear seus trabalhos com partículas alfa e beta cunhando o termo radiação alfa e beta. Como também o conceito de meia vida de partículas, mas o seu grande trabalho para muitos foi o experimento com folha finíssima de ouro assim revolucionando o modelo atômico

Representa do experimento realizado por Rutherford.

É um experimento relativamente simples, porém extremamente genial. Ernest pensou em utilizar um elemento que naturalmente emite partículas alfa como o polônio. Colocando esse elemento dentro de uma caixa de chumbo com apenas uma pequena abertura, no qual um feixe de raios alfas percorreria até uma lamina de ouro muito fina. Em volto de todo o sistema havia um placa de zinco para detectar o resultado dos raios.

O que ele observou foi realmente surpreendente que iria contra o modelo atômico da época, apesar da grande maioria ter passado pela lamina como só existisse ar. Alguns feixes faziam ângulos como tivesse batido em algo e desviado sua direção e outros batiam em algo no centro da lamina refletindo o feixe.

O que foi observado pelo Rutherford.

Então Ernest Rutherford concluir que o átomo possuía muito espaço entre um núcleo maciço e partículas que ficavam em volta do núcleo que era os elétrons. Desse o modelo atômico mudou totalmente pois agora não era uma mais uma partícula única maciça e sim algo mais parecido com o sistema solar. Seu modelo de mini sistema solar começou a ser usado no começo do século XX e abrindo ainda mais a porta para uma nova física, no qual cientista como Planck havia destrancado e outros seguiriam como Einstein, Bohr, Schrödinge e Heisenberg(não, esse não fazia metanfetamina).

Novo modelo atômico, Mini Sistema Solar de Rutherford.

Essa foi a primeira parte deste post em seguido falarei sobre o modelo de Bohr e o modelo moderno.

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Referência e links interessantes:

http://everythingscience.co.za/grade-10/04-the-atom/04-the-atom-02.cnxmlplus
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/
http://www.regentsprep.org/Regents/physics/phys05/catomodel/default.htm
https://www.youtube.com/watch?v=nY1TboB8GBI   // Vídeo sobre raios catódicos
https://www.youtube.com/watch?v=-y9_8UTSkZM  // Vídeo sobre descoberta do elétron
https://www.youtube.com/watch?v=c0_dhMjwcX8 // Vídeo sobre átomo de Rutherford
http://scienceblogs.com.br/dragoesdegaragem/2014/01/dragoes-de-garagem-24-modelos-atomicos/ // excelente podcast que fala sobre ciência em geral e ótimo programa que fala sobre os modelos atômicos.