ATOMÍSTICA - INTRODUÇÃO Sabemos que matéria é tudo que ocupa lugar no espaço e que uma porção (pedaço) limitada da matéria denomina-se corpo. Os corpos, quando manufaturados para servir de utensílios ao homem, formam os objetos. Sabemos também que tanto a matéria, o corpo como o objeto é formado de diferentes espécies de substâncias e estas por minúsculas partículas básicas, denominadas átomos. Este conceito é o que chamamos de teoria atômica, ou seja: “a matéria é constituída de átomos”. Tanto a química moderna como outras ciências em geral, estão fundamentadas na teoria da constituição da matéria por átomos. Ao longo da história os estudos da constituição da matéria sofreu muitas alterações devidos as teoria e modelos atômicos criados para explicar sua constituição.

Os Gregos A primeira idéia do átomo surgiu cerca de 400 a 500 anos (a.C.), através dos pensamentos filosóficos dos gregos, que segundo a História, Leucipo foi o primeiro a conceber a idéia de pequenas partículas, cada vez menores, constituindo a matéria. Demócrito de Abdera, outro filósofo grego, discípulo de Leucipo, afirmava que o mundo material estava constituído de pequenas partículas o qual denominou átomo que significa: não tem partes (a = não; tomo = parte) LEUCIPO DEMÓCRITO

Modelo Atômico de J. Dalton (1808) John Dalton, brilhante cientista inglês, através de experimentos, deu uma visão científica a idéia do átomo criada pelos antigos filósofos gregos. Para Dalton cada átomo seria: uma partícula extremamente pequena (invisível), maciça, indivisível, esférica, indestrutível (numa reação ocorre rearranjo dos átomos) e que varia em tamanho e massa a depender do elemento químico. A teoria (resumidamente: esfera maciça) é, didaticamente, associada a idéia de bolas de bilhar ou de gude, com tamanhos diferentes, representando os elementos químicos constituintes da matéria. Dalton admitiu que a matéria era constituída por pequenas esferas maciças indivisíveis — os átomos.  

Modelo Atômico de J. J. Thomson (1897) Próximo no final do século XIX, após diversos experimentos realizados por estudiosos como: Faraday, Crookes, Stoney, Becquerel, entre outros, Os cientistas suspeitaram da existência de partículas subatômicas e com carga elétrica, dentro do átomo. Thomson, então, ao fazer experiências com gases rarefeitos submetidos ã descarga elétrica, em tubos de Crookes (alto vácuo), propôs um novo modelo atômico onde, o átomo seria uma partícula compacta, esférica mas não indivisível, formado por uma “geleia” com carga positiva, na qual estariam dispersas partículas ainda menores de carga negativa denominadas elétrons, em quantidade suficiente para tornarem o conjunto neutro.

Modelo Atômico de Rutherford (1911) No início do século XX, Ernest Rutherford, juntamente com uma equipe de colaboradores, realizou dentre muitas, a célebre experiência da “lâmina de ouro”, derrubando o modelo proposto por Thomson. A experiência consistia em bombardear uma finíssima folha de ouro com partículas α proveniente de um pedaço de metal polônio.

Modelo Atômico de Böhr (1913) Este físico dinamarquês propôs um aperfeiçoamento do modelo de Rutherford, baseado nos conhecimentos e conceitos da Teoria Quântica e com sustentação experimental em eletroscopia, ele postulou que: Os elétrons descrevem órbitas circulares(camadas) bem definidas, ao redor do núcleo, tendo cada órbita uma energia constante e sendo maior, quanto mais afastado do núcleo for a camada; Os elétrons quando absorvem energia “pulam” para uma camada superior (afastada do núcleo) e quando voltam para o seu nível de energia original liberam a energia recebida, na forma de onda eletromagnética(luz). As camadas, orbitais ou níveis de energia foram denominadas K, L, M, N, O, P e Q. Observação: O modelo de Böhr, porem, não explicava o comportamento de átomos com vários elétrons.

Niels Bohr 1885-1962 Conceito de Bohr: Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Existem 7 camadas eletrônicas, representadas pelas LETRAS maiúsculas: K, L, M, N, O, P e Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados. As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. Assim, as camadas K, L, M, N, O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente. A partir dessa descrição, é fácil deixar-se induzir por uma concepção de um modelo que lembra a órbita de um planeta, com elétrons orbitando ao redor do "núcleo-sol".

Modelo Atômico de Sommerfeld (1916) A partir do modelo de Böhr, Arnold Sommerfeld propôs que os níveis de energia(camadas) estariam subdivididos em regiões menores denominadas subníveis de energia. Os subníveis foram chamados de: (s, p, d, f ) a partir dos nomes técnicos da espectografia (Sharp, Principal, Difuse e Fundamental). Arnold Sommerfeld (1868-1951) Ao pesquisar o átomo, Sommerfeld concluiu que os elétrons de um mesmo nível, ocupam órbitas de trajetórias diferentes (circulares e elípticas) a que denominou de subníveis, que podem ser de quatro tipos: s , p , d , f .

ENERGIA DOS NÍVEIS K L M N O P Q

MODELO ATÔMICO ATUAL Schrodinger, em 1926, lançou as bases da Mecânica Quântica Ondulatória, apresentando um novo modelo atômico que ainda é valido. No modelo os elétrons passam a ser partículas-onda. Neste novo modelo estão alguns princípios que muda completamente a idéia de que os elétrons são “bolinhas” em movimento rápido, girando em torno do núcleo. Erwin Schrödinger. (1887 - 1961)

Princípios do modelo atômico atual Princípio da dualidade: Proposto por De Broglie em 1924, fala que o elétron em movimento está associado a uma onda característica (partícula-onda); Princípio da incerteza: Proposto por Heisenberg em 1926, fala que é impossível calcular a posição e a velocidade de um elétron, num mesmo instante; Louis de Broglie (1892-1989) Werner Karl Heisenberg (1901-1976).

Princípio do orbital: Estabelecido por Schrodinger em 1926, fala que existe uma região do espaço atômico onde haveria maior probabilidade de encontrar o elétron, denominado de orbital. Princípio da exclusão: Estabelecido por Wolfang Pauli em 1925, fala que em um átomo, dois elétrons não podem apresentar o mesmo conjunto de números quânticos. Wolfgang Pauli (1900 - 1958)

Princípio da máxima multiplicidade: Estabelecido por Hund, fala que durante a caracterização dos elétrons de um átomo, o preenchimento de um mesmo subnível deve ser feito de modo que tenhamos o maior número possível de elétrons isolados, ou seja, desemparelhados. (1896-1997)

Em 1932, James Chadwick provou que, no núcleo não existiam somente cargas elétricas positivas, mas também, partículas com carga neutra que de certa forma isolam os prótons, evitando repulsões, e por isso foram denominados de nêutrons. James Chadwick (1891-1974)

Carga elétrica

Os elétrons estão distribuídos em camadas ou níveis de energia Camadas eletrônicas Os elétrons estão distribuídos em camadas ou níveis de energia

Número máximo de elétrons nas camadas ou níveis de energia

Subníveis de energia As camadas ou níveis de energia são formados de subcamadas ou subníveis de energia, designados pelas letras s, p, d, f.

Subníveis em ordem crescente de energia 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10