Como era o átomo para Rutherford?

Rutherford chegou à conclusão de que o átomo teria um núcleo pequeno, denso e positivo, além de elétrons girando ao redor do núcleo em uma região vazia chamada eletrosfera.

No ano de 1911, o físico neozelandês Ernest Rutherford conduziu um experimento muito importante que mudou o modo como o átomo era visto pelos cientistas da época. Até o momento, o modelo atômico aceito era o de Thomson, que dizia que o átomo seria uma esfera positiva, não maciça, incrustada de elétrons e com carga elétrica total nula.

O experimento em questão é demonstrado na figura abaixo, onde temos uma amostra do elemento radioativo polônio dentro de um bloco de chumbo. A radiação alfa (α) que saía do polônio passava por um pequeno orifício do bloco de chumbo e ia em direção a uma finíssima lâmina de ouro. Atrás dessa lâmina de ouro havia um anteparo fluorescente, pois foi recoberto de sulfeto de zinco, que mostraria uma luminosidade onde as partículas alfa incidissem.

O resultado observado foi o seguinte:

1. A maioria das partículas continuou sua trajetória atravessando a lâmina de ouro;

2. Poucas partículas atravessaram a lâmina e desviaram-se de sua trajetória;

3. Poucas partículas foram refletidas, não atravessando a lâmina.

Cada um desses fatos levou Rutherford à conclusão de que o modelo de Thomson estava incorreto:

1. O fato de a grande maioria das partículas alfa atravessar a lâmina de ouro indica que a maior parte do átomo trata-se, na verdade, de espaços vazios;

2. O fato de poucas partículas que atravessaram a lâmina de ouro terem sofrido um desvio na sua trajetória indica que elas se aproximavam de alguma região do átomo que tivesse a mesma carga que elas, isto é, carga positiva, sendo assim repelidas;

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3. As poucas partículas que foram rebatidas pela lâmina de ouro indicavam que o átomo possui uma região maciça que impedia essa passagem, com carga igual, isto é, positiva. As partículas refletidas bateriam de frente com essa região.

Explicação do experimento de Rutherford e modelo do átomo

Essas observações levaram Rutherford a criar um novo modelo atômico:

Modelo atômico de Rutherford: O átomo possui uma região central chamada de núcleo atômico, onde fica praticamente toda a massa do átomo e que apresenta carga positiva, e uma região denominada de eletrosfera, onde os elétrons ficam girando ao redor do núcleo.

Esse modelo de Rutherford ficou conhecido como sistema planetário ou sistema solar, porque o Sol seria o núcleo, enquanto os planetas seriam os elétrons que ficam girando ao redor.

Alguns anos mais tarde a terceira partícula subatômica (nêutron) foi descoberta e alterou-se um pouco o modelo de Rutherford. O núcleo atômico era composto pelos prótons (partículas positivas) e nêutrons (partículas neutras), compondo quase que a massa total do átomo:

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça

O modelo atômico de Rutherford-Bohr diz que os elétrons giram em órbitas circulares que apresentam energia constante, que são os valores que o elétron pode assumir.

O modelo atômico de Rutherford dizia que o átomo seria formado por um núcleo com partículas positivas (prótons) e partículas neutras (nêutrons), além de uma eletrosfera, que seria uma região vazia onde os elétrons ficariam girando ao redor do núcleo. Porém, se o átomo fosse realmente assim, os elétrons, que são partículas negativas, iriam adquirir um movimento na forma de espiral e chocariam-se com o núcleo.

Mas o estudo da natureza da luz proporcionou novas descobertas que ajudaram no desenvolvimento do modelo atômico. Os cientistas descobriram que, quando os gases dos elementos químicos diferentes passam por um prisma, eles produzem espectros descontínuos com linhas ou raias finas de cores diferentes. As cores são, na realidade, ondas eletromagnéticas visíveis, sendo que cada cor possui um comprimento de onda diferente. Assim, cada uma das linhas observadas nos espectros dos elementos corresponde a um comprimento de onda.

Por exemplo, se diferentes sais formados por diferentes elementos químicos forem colocados em uma chama de um Bico de Bunsen, notar-se-á que cada sal terá uma chama de uma cor diferente, conforme mostrado na figura abaixo:

Niels Bohr relacionou os espectros de linhas dos elementos, principalmente o do hidrogênio, com a constituição do átomo. Assim, em 1913, ele propôs alguns postulados que alteraram a visão do modelo atômico de Rutherford. Basicamente ele mostrou que os elétrons movem-se ao redor do núcleo atômico em órbitas circulares que possuem uma energia bem definida e característica, sendo, portanto, um nível de energia ou camada eletrônica. Para cada elétron são permitidas somente certas quantidades de energia, com valores múltiplos inteiros do fóton (quantum de energia).

Ele também mostrou que quando todos os elétrons dos átomos estão se movimentando em seus níveis respectivos de menor energia, o átomo está no seu estado fundamental, que é o mais estável. Mas se o elétron absorve fótons, ele salta de um nível mais próximo do núcleo para um de maior energia, mais externo. Esse é o estado ativado ou estado excitado. Mas ele é instável e o elétron logo emite a energia excedente, retornando para o nível de menor energia.

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Conforme a imagem seguinte mostra, para os elementos conhecidos até o momento, a quantidade máxima de níveis de energia são sete, sendo representados pelas letras K, L, M, N, O, P e Q:

Esse modelo, chamado de modelo atômico de Rutherford-Bohr, explica todos os fatos mencionados anteriormente. Por exemplo, cada elemento possui um espectro descontínuo porque os níveis de energia são quantizados, ou seja, possuem quantidades de energia definidas. Cada energia corresponde a um comprimento de onda.

Além disso, no experimento do teste de chama mencionado ocorre o seguinte: quando colocamos no fogo, os elétrons recebem energia e saltam para um nível mais externo. Mas como esse nível é instável, eles perdem essa energia na forma de radiação eletromagnética visível, que é a luz de cor distinta que visualizamos. Como os níveis de energia são diferentes de elemento para elemento, cada um emite uma cor em um comprimento de onda diferente.

Só para citar um exemplo, veja a figura abaixo. Observe que quando o elétron volta da órbita 4 para a 1, a luz emitida é de cor azul, quando ele volta da órbita 3 para a 1, a cor é verde, e da 2 para a 1, produz luz vermelha:

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

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