Qual foi a maior diferença entre o modelo atômico de Rutherford e o aprimoramento do modelo de Rutherford

Ouça este artigo:

O modelo atômico proposto por Rutherford seria o primeiro a partir de uma experimentação, e marcaria uma nova forma de se fazer ciência. Entretanto, seus resultados surpreenderam ao próprio Rutherford, “ao descobrir que algumas das partículas alfa retornavam, ou seja, eram refletidas pela lâmina. Para explicar os resultados, Rutherford supôs o átomo constituído por um núcleo positivo extremamente pequeno (com raio da ordem de 10-14 m) localizado no centro de uma esfera muito maior (com raio da ordem de 10-10 m), na qual a carga negativa dos elétrons se acha mais ou menos uniformemente distribuída. As partículas alfa que retornam são as que chegam tão próximas do núcleo que sofrem a ação de sua intensa força repulsiva. Quase todas as demais partículas são apenas ligeiramente desviadas (ou prosseguem sem desvios), porque ao atravessar o átomo, passam longe do núcleo, em regiões onde a força repulsiva é menor”1.

Entretanto, nem tudo é êxito nas ciências experimentais, e muito progresso científico se dá pelo erro e pela improvisação. O modelo atômico proposto por Rutherford parecia ser a solução completa para o problema da estrutura atômica. Sua teoria mostrava que os elétrons não poderiam estar estacionários como o proposto por Thomson, devido a forte atração eletrostática imposta pelo núcleo. De acordo com as suas proposições, a única solução seria apontar uma movimentação eletrônica em órbitas, as quais poderiam ser comparadas com a dos planetas, sempre ao redor do núcleo.

Para Rutherford, o átomo teria um núcleo positivo, que seria muito pequeno em relação ao todo, mas teria grande massa e, ao redor deste, os elétrons, que descreveriam órbitas circulares em altas velocidades, para não serem atraídos e caírem sobre o núcleo. A eletrosfera - local onde se situam os elétrons - seria cerca de dez mil vezes maior do que o núcleo atômico, e entre eles haveria um espaço vazio. A falha do modelo de Rutherford é mostrada pela teoria do eletromagnetismo, que aponta que toda partícula com carga elétrica submetida a uma aceleração origina a emissão de uma onda eletromagnética. O elétron em seu movimento orbital está submetido a uma aceleração centrípeta e, portanto, emitirá energia na forma de onda eletromagnética.

Dessa forma, o novo átomo proposto estaria violando as leis eletromagnéticas conhecidas na época, segundo as quais o elétron deveria descrever em torno do núcleo órbitas cada vez menores, até o momento em que acabaria se precipitando sobre o núcleo. Entretanto, verifica-se que a matéria que conhecemos possui a estabilidade não prevista pelo modelo de Rutherford, o que viria a ser explicado alguns anos mais tarde por Bohr na proposição de um novo modelo para o átomo.

Referências:
1. //www.oocities.org/br/saladefisica3/laboratorio/rutherford/rutherford.htm
PERUZZO, Francisco Miragaia (Tito); CANTO, Eduardo Leite; Química na Abordagem do Cotidiano, Ed. Moderna, vol.1, São Paulo/SP- 1998.
SARDELLA, Antônio; MATEUS, Edegar; Curso de Química: química geral, Ed. Ática, São Paulo/SP – 1995.

Texto originalmente publicado em //www.infoescola.com/quimica/falhas-do-modelo-atomico-de-rutherford/

Você sabe como surgiu o conceito de átomo? Que tal estudar um pouco sobre sua história e mandar bem na prova do Enem e dos vestibulares de todo Brasil? Não deixe de conferir o super-resumo que preparamos para você!

A história dos modelos atômicos remonta à Grécia Antiga, onde Leucipo, Demócrito e Epicuro argumentavam que a matéria seria constituída por átomos (palavra que significa, em grego, indivisível) e espaços vazios. Essas ideias se chocaram com a de Aristóteles que afirmava que a matéria era contínua. Assim, Aristóteles não supunha a existência de átomos e espaços vazios entre eles. 

Modelos atômicos

Veja como ocorreram as principais descobertas sobre o átomo com os modelos atômicos de Dalton, Thomson e Rutherford.

Modelo atômico de Dalton

Em 1803, o químico inglês John Dalton desenvolveu uma teoria sobre a estrutura da matéria retomando a antiga ideia de átomo (partícula indivisível) imaginada pelos filósofos gregos Demócrito e Leucipo, por volta de 450 a.C. (matéria descontínua).

Utilizando seu modelo, Dalton estabeleceu os postulados a seguir:

I. Todas as substâncias são constituídas de minúsculas partículas, denominadas átomos. Os átomos não podem ser criados nem destruídos. Cada substância é constituída de um único tipo de átomo.

II. As substâncias simples, ou elementos, são formadas de “átomos simples”, que são átomos isolados, pois átomos de um mesmo elemento químico sofrem repulsão mútua. Os “átomos simples” são indivisíveis.

III. As substâncias compostas são formadas de “átomos compostos”, capazes de se decomporem, durante as reações químicas, em “átomos simples”.

IV. Todos os átomos de uma mesma substância são idênticos na forma, no tamanho, na massa e nas demais propriedades; átomos de substâncias diferentes possuem forma, tamanho, massa e propriedades diferentes. A massa de um “átomo composto” é igual à soma das massas de todos os “átomos simples” componentes.

Dalton representava os átomos com círculos que continham em seu interior, detalhes distintos para simbolizar os elementos.

Entenda mais sobre o modelo de Dalton

Modelo atômico de Thomson

Em 1897, o físico Joseph John Thomson, trabalhando com raios catódicos, concluiu que eles eram parte integrante de toda espécie de matéria e os denominou elétrons.

O átomo é uma esfera de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada de elétrons (negativos), de modo que sua carga elétrica total é nula.

Segundo Thomson, o número de elétrons no átomo deveria ser suficiente para anular a carga positiva da esfera. Assim se um átomo perdesse um ou mais elétrons, ficaria carregado positivamente. Caso o átomo ganhasse um ou mais elétrons, ficaria negativamente carregado.

Thomson denominou esses átomos de eletropositivos e eletronegativos, o que hoje é chamado de íons. O modelo de Thomson explicou muitas propriedades da matéria que o modelo de Dalton não era capaz de explicar, como os fenômenos radioativos e os de natureza elétrica.

Saiba mais sobre o modelo de Thomson

Modelo atômico de Rutherford

Rutherford e seus colaboradores bombardearam com partículas alfa (conhecidamente positivas), provenientes de material radioativo, uma fina folha de ouro. As partículas que atravessavam a lâmina metálica eram detectadas em um anteparo fluorescente apropriado para essa finalidade.

Através desse experimento, Rutherford concluiu que a maioria das partículas que conseguiam atravessar a lâmina passava, em grande parte, por espaços vazios. Segundo ele, o átomo seria constituído por duas regiões: uma central chamada núcleo e uma periférica, denominada eletrosfera.

O núcleo seria maciço, formado por partículas de carga positiva, denominadas prótons, e concentraria quase toda massa do átomo. Na eletrosfera, região de volume muito maior que o do núcleo, estariam os elétrons, movimentando-se ao redor do núcleo.

Para explicar os valores das massas dos átomos, Rutherford propôs a existência de partículas neutras no núcleo, com massa muito próxima àquelas dos prótons, no entanto, para ele não foi possível provar a existência dessas partículas.

Modelo atômico de Bohr

O modelo proposto por Rutherford não era capaz de elucidar uma importante questão sobre os modelos atômicos. Essa questão era: como os elétrons carregados negativamente, podiam movimentar-se em torno de um núcleo positivo sem perder energia e colidir com ele? (nessa época já se sabia que cargas de sinais opostos se atraem).

As ideias de Niels Bohr, que tiveram o apoio de Rutherford, resultaram em um aprimoramento do modelo para estrutura do átomo.

Vamos ver quais eram os princípios fundamentais desse modelo?

• Os elétrons ocupam determinados níveis de energia ou camadas eletrônicas;
• O elétron não pode ter energia zero, ou seja, estar parado no átomo;
• Em cada camada, o elétron possui energia constante: quanto mais próximo do núcleo, menor a energia do elétron com relação ao núcleo, e, quanto mais distante dele, maior a sua energia;
• Para passar de um nível de menor energia para um de maior, o elétron absorve uma quantidade apropriada de energia. Ao fazer o caminho inverso, ele libera energia. A quantidade que é absorvida ou liberada por um elétron corresponde exatamente à diferença entre um nível de energia e outro.

Exercícios sobre modelos atômicos

1- (UFMG) Os diversos modelos para o átomo diferem quanto às suas potencialidades para explicar fenômenos e resultados experimentais. Em todas as alternativas a seguir, o modelo atômico está corretamente associado a um resultado experimental que ele pode explicar, exceto em:

a) O modelo de Rutherford explica por que algumas partículas alfa não conseguem atravessar uma lâmina metálica fina e sofrem fortes desvios.
b) O modelo de Thomson explica por que a dissolução de
cloreto de sódio em água produz uma solução que conduz eletricidade.
c) O modelo de Dalton explica por que um gás, submetido
a uma grande diferença de potencial elétrico, se torna
condutor de eletricidade.
d) O modelo de Dalton explica por que a proporção em
massa dos elementos de um composto é definida.

2- (Enem) Quando definem moléculas, os livros geralmente apresentam conceitos como: “a menor parte da substância capaz de guardar suas propriedades”.
A partir de definições desse tipo, a ideia transmitida ao estudante é a de que o constituinte isolado (moléculas) contém os atributos do todo. É como dizer que uma molécula de água possui densidade, pressão de vapor, tensão
superficial, ponto de fusão, ponto de ebulição, etc. Tais propriedades pertencem ao conjunto, isto é, manifestam-se nas relações que as moléculas mantêm entre si.
Adaptado de: OLIVEIRA, R. J. O mito da substância.
Química nova na escola, n. 1, 1995.

O texto evidencia a chamada visão substancialista que ainda se encontra presente no ensino da Química. A seguir estão relacionadas algumas afirmativas pertinentes ao assunto.

I. O ouro é dourado, pois seus átomos são dourados.
II. Uma substância “macia” não pode ser feita de moléculas “rígidas”.
III. Uma substância pura possui pontos de ebulição e fusão
constantes, em virtude das interações entre suas moléculas.
IV. A expansão dos objetos com a temperatura ocorre porque os átomos se expandem.

Dessas afirmativas, estão apoiadas na visão substancialista criticada pelo autor apenas.

a) I e II.
b) III e IV.
c) I, II e III.
d) I, II e IV.
e) II, III e IV

Resposta: 1c, 2D

Simulado de Modelos Atômicos

Sobre o(a) autor(a):

Munique é formada em química pela UFSC, tem mestrado e doutorado em Engenharia Química, também pela UFSC.

Compartilhe: