Átomos Andreia Abreu Nº3 8ºB.

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1 Átomos Andreia Abreu Nº3 8ºB

2 Átomo O átomo é a mais pequena unidade de um elemento químico que mantém as propriedades desse elemento, sendo com ele identificável. Os átomos são também as unidades fundamentais da matéria, sendo da sua combinação que resultam as moléculas, as menores unidades dos compostos. Apesar de inicialmente se acreditar que o átomo seria indivisível, hoje sabemos que de facto ele é constituído por um conjunto de partículas, organizadas numa estrutura complexa.

3 Os antigos Gregos acreditavam no conceito de uma minúscula porção de matéria, indivisível, a que chamaram atom (do grego atomos - indivisível). Estes elementos seriam os componentes estruturais de toda a matéria, sendo esta constituída por combinações daqueles "blocos". No entanto, existiam perspectivas diversas sobre o assunto, a mais conhecida das quais subscrita por Aristóteles, que considerava a matéria constituída por quatro elementos, água, ar, terra e fogo, em proporções variáveis. Apenas com o desenvolvimento da química experimental, no século XVI, voltou a ser dedicada alguma atenção ao problema, sendo de realçar a contribuição de Isaac Newton. No início do século XIX, John Dalton, ao estudar determinadas reacções químicas, concluiu que os átomos se combinam e introduziu o conceito de massa atómica, tendo atribuído o valor 1 ao elemento mais leve, o hidrogénio, e valores relativos a este para os restantes elementos conhecidos. Posteriormente, embora o conceito de massa atómica se tenha mantido, viria a ser escolhido o carbono-12 como referência. Ainda no mesmo século, Amedeo Avogadro criou o conceito de mole: o número de átomos contidos numa quantidade de um elemento cuja massa, expressa em gramas, é numericamente igual à massa atómica do elemento. Hoje sabemos que esse número é aproximadamente igual a 6,023 x 10-23, tendo ficado conhecido por número de Avogadro.

4 Em meados do século XIX foi notada a existência de semelhanças entre as propriedades químicas dos vários elementos, que podiam ser expressas através do seu arranjo numa tabela. Surgiu assim a tabela periódica, proposta por Dimitry Mendeleyev, em que os elementos químicos estão organizados em colunas, de acordo com as suas propriedades, e por ordem crescente de peso atómico. No final do século XIX, a teoria atómica tornou-se generalizadamente aceite, mas em simultâneo começou a ser questionada a indivisibilidade do átomo. De facto, Joseph Thomson demonstrou que existiam partículas carregadas electricamente, com massas muito inferiores às dos átomos, baptizadas electrões. Átomo segundo Thomson

5 Sendo os átomos electricamente neutros, a carga negativa dos electrões teria que ser contrabalançada por uma partícula positiva, descoberta em 1911 por Ernest Rutherford. Rutherford obteve prova experimental da existência de partículas positivas, mais tarde denominadas protões, num volume reduzido do átomo, posteriormente chamado núcleo. Este trabalho só foi possível devido à descoberta, por Antoine Becquerel, da radioactividade, um fenómeno caracterizado pela transformação espontânea dos átomos de alguns elementos em átomos diferentes, acompanhada pela emissão de radiações. Na sequência do seu trabalho, Rutherford propôs um modelo do átomo que se baseava na existência de um núcleo, com carga positiva, em torno do qual orbitavam os electrões. A coesão do átomo seria mantida pela atracção eléctrica entre estas partículas. Átomo segundo Rutherford

6 Átomo segundo Bohr Apesar de bem sucedido, por permitir explicar vários resultados, este modelo viria a ser suplantado pelo de Niels Bohr, proposto em Bohr propôs a existência de órbitas bem definidas para os electrões, definidas em função da constante de Planck. Um átomo no seu estado normal não emite radiação, mas, se lhe for fornecida energia, um ou mais dos seus electrões podem, se a quantidade de energia for suficiente, passar ao estado excitado, numa órbita superior. Ao regressarem ao seu estado normal, há libertação de radiação sob a forma de fotões. O modelo de Bohr permitiu explicar qualitativamente as propriedades químicas de todos os elementos conhecidos, tendo sido muito útil. No entanto, para obter previsões quantitativas é necessário recorrer à mecânica quântica, que resultou dos trabalhos de Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg e Paul Dirac, principalmente, na década de 20. Neste tipo de abordagem, as órbitas, bem definidas nos modelos anteriores, são substituídas por probabilidades. Ou seja, um electrão tem uma determinada probabilidade de se encontrar num determinado volume no espaço em vez de percorrer uma dada trajectória. Esta abordagem permite obter previsões muito precisas das propriedades atómicas.

7 No final da década de 20 a radioactividade era um fenómeno bem conhecido, assim como a existência de átomos de um mesmo elemento com massas atómicas diferentes, os isótopos. Estes factos pareciam indicar a existência de outras partículas, além dos protões, no núcleo. Em 1932 James Chadwick descobriu o neutrão, partícula constituinte do núcleo, sem carga eléctrica e com massa ligeiramente superior à do protão. A existência desta partícula permite explicar os isótopos como átomos com o mesmo número de protões (e portanto de electrões) mas diferente número de neutrões. Os núcleos são mantidos coesos pelas forças nucleares, interacções com grande intensidade para pequenas distâncias, como as que existem entre as partículas de um núcleo, mas quase imperceptíveis para distâncias como as que separam os núcleos de dois átomos, escala na qual dominam as interacções eléctricas. Durante os anos 30 e 40, sobretudo, houve um grande esforço para investigar as forças nucleares, que conduziram à identificação da fusão e da fissão. A fusão resulta da colisão de dois núcleos de determinados elementos de massa baixa, com libertação de energia e formação de um novo elemento, mais pesado. Este processo está na base, por exemplo, da radiação emitida pelas estrelas. Na fissão, um núcleo de um elemento pesado sofre uma cisão, com a formação de elementos mais leves e a libertação de grandes quantidades de energia. Este processo está na base da produção de energia eléctrica em centrais nucleares e das chamadas bombas nucleares ou bombas atómicas.

8 Imagens Representação da nuvem electrónica do átomo de hidrogénio
O diamante é uma estrutura cristalina de átomos de carbono A grafite é uma outra forma cristalina de átomos de carbono