Introdução ao conceito do átomo

O que é um átomo?

O átomo é a unidade funcional da matéria, e é constituído basicamente de um núcleo central e envolto de uma área eletronegativa, chamada de eletrosfera.

História do átomo

    No século V antes de cristo, o filósofo grego Leucipo explicava aos seus aprendizes que a matéria podia ser composta por partículas de tamanho minúsculo.

   Demócrito, que era um dos mais estudiosos discípulos de Leucipo, percebeu a conformidade de suas ideias e colocou o nome de átomo (do grego = não divisível) àquelas minúsculas partículas que compunham a matéria. As teorias de Leucipo e Demócrito foram estudadas por vários estudiosos da época, mas após ter passado muitos séculos, as teorias continuavam a ser ignoradas.

   O tempo passou sem se ouvir falar sobre átomos até que surgiu o termo "atomistas", que são aqueles que estudavam as teorias sobre os átomos  Estes começaram a especular mais sobre o assunto novamente. Chegaram a conclusão de que o átomo era uma partícula indivisível, impenetráveis  eternos(infinitos), e eram todos iguais, diferentes somente em forma, ordem e posição.

   Muitos experimentos e descobertas aconteceram no final do seculo XIX e o inicio do seculo XX que inovaram as ciências, tais como o eletromagnetismo, a natureza da luz e a radioatividade. A matéria formada por átomos maciços e indivisíveis não conseguia esclarecer esses novas descobertas. 

  Com essas novas ideias, os cientistas começaram a se perguntar: De que são realmente formados os átomos? 

  Então como já é de conhecimento, que um modelo só é conveniente enquanto esclarecer corretamente um certo fenômeno ou experimento sem entrar em desacordo com outros fenômenos ou experimentos já descritos anteriormente, e esse modelo pode ser desconsiderado a favor de outro mais bem descrito; com isso cientistas foram elaborando novas teorias e novas descobertas sobre o átomo  descrevendo cada qual seu modelo de átomo para esclarecer suas teorias.

Modelos atômicos

Modelo atômico de Dalton

Fonte: http://salempress.com/store/samples/science_and_scientists/science_and_scientists_atomic.htm 

   Em meados do seculo XIX (1803) John Dalton começou a utilizar o conceito de átomos para explicar a composição essencial da matéria. O modelo de Dalton foi o primeiro com bases científicas e teve como ponto de apoio principalmente a lei da conservação das massas de Lavoisier e das proporções constantes de Proust. O átomo para ele era: uma partícula esférica, maciça, homogênea e indivisível. Como principais conclusões sobre os átomos são: átomos que são constituintes de um mesmo elemento químico apresentam características e propriedades similares e aqueles átomos que são de elementos diferentes apresentam propriedades e características distintas.Em uma reação química não ha construção de novos elementos e sim uma nova organização de átomos para criar novas substâncias. O modelo atômico de Dalton foi chamado de "Bola de Bilhar". 

                                  Fonte: http://www.webquestfacil.com.br/webquest.php?pg=tarefa&wq=2887

Modelo Atômico de Thomson

                       Fonte: http://ericsaltchemistry.blogspot.com.br/2010/10/jj-thomsons-experiments-with-cathode.html

    O físico J.J. Thomson, em 1893 ao utilizar ampolas de Croockes, para estudar os raios catódicos, percebeu que eles faziam parte integrante de toda espécie de matéria e colocou o nome de elétrons á esses raios. Descobriu que eles eram partículas negativas que estavam presentes na composição dos átomos. Com essa nova descoberta (elétron), o modelo de Dalton ficou obsoleto. 

O modelo atômico de Thomson expressava que o átomo é uma esfera com carga positiva, porém não era maciça (como pensava Dalton), e que continha partículas com carga negativa espalhadas igualmente por todo o átomo, e por isso que o átomo possui uma carga elétrica total nula. Esse modelo ficou conhecido como “pudim de passas ou ameixas”.

Fonte: http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_estrutura_atomica.pdf 

Modelo atômico de Rutherford

                      Fonte: http://www.thefamouspeople.com/profiles/ernest-rutherford-140.php 

   O físico neozelandês Ernest Rutherford, em 1897 tendo como objetivo aumentar seus conhecimentos, teve a instrução de Thomson nas análises sobre as características dos raios X e das emissões radioativas. Em meio aos suas estudos, ele conseguiu através de tentativas bombardear uma lâmina delgada de ouro com partículas alfa (núcleo do átomo de hélio). Com esse experimento ele teve como resultado que grande parte das partículas passaram pela lâmina sem sofrer nenhum desvio, enquanto que algumas partículas sofreram um certo desvio ao transpassar a lâmina e um pequena quantidade não cortavam a lâmina. A conclusão que ele observou com o experimento foi a que massa do átomo não esta distribuída de forma homogênea como previa Thomson e sim concentrada em uma pequena região central, que foi chamada de núcleo. Teve também como conclusão que um átomo é por volta de 10.000 vezes maior que o próprio núcleo. Como uma grande parte das partículas alfa penetravam a lâmina de ouro, concluiu-se que o átomo não é contínuo, quer dizer que sobressaem-se extensos vazios, chamados de eletrosfera, onde estariam estabelecidos os elétrons. Como um pouco de partículas alfa sofrem um certo desvio ao cortar a lâmina, concluiu-se que existe uma minúscula região compacta, chamada de núcleo do átomo, e sua massa estaria reservada nessa região. Percebeu-se também que uma pequena quantidade de partículas alfa (que são carregadas com cargas positivas) não cortavam a lâmina de ouro, e como já era de conhecimento mútuo que cargas de sinais iguais se repelem, concluiu-se que o núcleo de um átomo é sempre positivo.
Este modelo foi chamado de  sistema planetário. Porém, o modelo de Rutherford não explicava porque os elétrons não caiam no núcleo, em razão à atração que expressam pelas cargas positivas que são ali encontradas.

       Fonte: http://acienciacentral.blogspot.com.br/2010/09/modelo-atomico-de-rutherford.html

Modelo atômico de Bohr

                   Fonte: http://geoffneilsen.wordpress.com/tag/niels-bohr/ 

    Melhorando o modelo apresentado por Rutherford, Niels Bohr, em 1923, conseguiu completar o mesmo, iniciando a ideia de que os elétrons só se movem em volta do núcleo quando estão separados em certos níveis de energia. Assim concluiu-se que um elétron somente poderia saltar para outro nível de energia se obter ou dissipar energia.

    A teoria de Bohr pode ser baseada em três postulados:

1)      Os elétrons reproduzem, ao redor do núcleo, órbitas circulares com energia constante e estabelecida, e estas são chamadas de órbitas estacionárias;

2)      No decorrer da ação nas órbitas estacionárias os elétrons não transmitem energia voluntariamente;

3)      No momento em que um elétron consegue energia suficiente do meio externo, ele executa um salto quântico: ou seja transita entre orbitais diferentes. E como o elétron tem tendencia de voltar para seu orbital de origem, a energia que foi adquirida é transmitida em quantidade igual para o meio e a energia (adquirida e transmitida) é a diferença de energia entre os orbitais.

   Obs.: Os elétrons ao saltarem de uma órbita de menor energia para outra absorvem um quantum ou um fóton de energia, e ao retornarem ao estado fundamental (orbital mais interno) emitem um fóton ou um quantum absorvido em forma de ondas eletromagnéticas, que possuem uma coloração característica para cada elemento.

                   Fonte: http://www.alunosonline.com.br/quimica/o-atomo-rutherford.html 

Estrutura do átomo

   Os átomos são formados de três componentes básicos: as partículas de prótons(positivas), neutrons(massa nula) e eletrons(cargas negativas).

Prótons: São partículas que contem carga positiva de valor equivalente a carga dos eletrons, por esse motivo um próton e um elétron possuem uma atração elétrica evidente. Juntamente com os nêutrons constituem o núcleo dos átomos. É simbolizado pela letra "p".

Nêutrons: Essas partículas que tem uma carga elétrica inexistente (nula), que é consequencia das sub-partículas que a constitui, e estas particulas estão colocadas de maneira tática no núcleo para estabilizar o mesmo. Possui massa muito parecida com a do próton. Se o néutron foi retirado do núcleo do átomo ele fica muito inconstante e seu tempo de vida passa a ser 15 minutos. É simbolizado pela letra "n".  

Elétrons: São partículas que são encontradas de fora do núcleo, mais especificamente na eletrosfera. Possuem uma massa muito pequena (perto da massa total do átomo) que é 1840 vezes inferior a massa da partícula positiva, o próton, em torno de 9,1 x 10^-31 Kg, com uma carga negativa :  -1,6 ×10-19 C. Estão sempre movendo-se em órbitas em volta do núcleo atômico, e com isso originam campos eletromagnético.

    Fonte: http://jacsonilha.blogspot.com.br/2010/05/blog-post.html 

   E com a imagem abaixo podemos comparar as partículas que estão presentes na estrutura do átomo.

Fonte: http://estudandoquimicas.blogspot.com.br/2013/06/estrutura-do-atomo.html  

E aqui estão alguns vídeos para ajudar na compreensão da matéria.

Uma música sobre átomos:

http://www.youtube.com/watch?v=EqR1PpbNHmU - Esquema em 3D dos modelos atômicos


Vamos tentar fazer esses exercícios aqui para ver se a matéria foi mesmo compreendida?


1) Faça um desenho de um átomo indicando suas partes e estrutura.

Fonte: http://pt.scribd.com/doc/52519543/O-ATOMO-exercicios-gabarito

2) (UFU - MG)

O átomo é a menor partícula que identifica um elemento químico. Ele possui duas partes, a saber: uma delas é o núcleo, constituído por prótons e nêutrons, e a outra é a região externa – a eletrosfera-, por onde circulam os elétrons. Alguns experimentos permitiram a descoberta das características das partículas constituintes do átomo.

Em relação a essas características, indique a alternativa correta.

a) prótons e elétrons possuem massas iguais e cargas elétricas de sinais opostos.

b) entre as partículas atômicas, os elétrons têm maior massa e ocupam maior volume no átomo.

c) entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm maior massa e ocupam maior volume no átomo.

d) entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm mais massa, mas ocupam um volume muito pequeno em relação ao volume total do átomo.

Fonte:http://exercicios.brasilescola.com/quimica/exercicios-sobre-particulas-um-atomo.htm

3) (STA. CASA)

A questão deve ser respondida de acordo com o seguinte código:

A teoria de Dalton admitia que:

I. Átomos são partículas discretas de matéria que não podem ser divididas por qualquer processo químico conhecido;

II. Átomos do mesmo elemento químico são semelhantes entre si e têm mesma massa;

III. Átomos de elementos diferentes têm propriedades diferentes.

a) Somente I é correta. 
b) Somente II é correta.
c) Somente III é correta.
d) I, II, III são corretas.
e) I e III são corretas.

Fonte: http://tudodeconcursosevestibulares.blogspot.com.br/2013/03/atomos-elemento-materia-molecula-e.html

Gabarito para conferir os exercícios:

1)

 2) 

a) (INCORRETA), prótons e elétrons NÃO possuem massas iguais.
b) (INCORRETA), entre as partículas atômicas, os elétrons NÃO têm maior massa e NÃO ocupam maior volume no átomo.
c) (INCORRETA), entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm maior massa, mas NÃO ocupam maior volume no átomo.

A alternativa correta é a letra D

3)

A alternativa correta é a letra D