Descreva os três principais modelos do átomo de hidrogênio e suas limitações.
Passo 1
O enunciado pede para descrevermos os três principais modelos do átomo de hidrogênio e apontar as limitações de cada um. O conteúdo é história e fundamentos dos modelos atômicos, e vamos precisar lembrar os princípios de cada proposta e onde elas falham.
Passo 2
O modelo de Thomson (“pudim de passas”): Thomson imaginou o átomo como uma esfera carregada positivamente, com elétrons (as “passas”) imersos nessa carga. Esse modelo explica qualitativamente a neutralidade e sugere que os elétrons estão alojados na carga positiva. A limitação é que ele não justifica a estabilidade atômica sob atração coulombiana e não fornece nenhum dado sobre linhas espectrais, nem explica dispersão de partículas α.
Passo 3
O modelo de Rutherford (modelo planetário): Com base no espalhamento de partículas α em lâminas de ouro, Rutherford propôs um núcleo central bem compacto e positivo, com os elétrons girando ao redor, como planetas ao redor do Sol. Isso explica a maior deflexão de algumas partículas α. Porém, do ponto de vista clássico, elétrons em órbita deveriam emitir radiação continuamente, perder energia e colapsar no núcleo. Além disso, o modelo não prevê espectros discretos.
Passo 4
O modelo de Bohr: Bohr resolveu a questão das órbitas radiantes propondo órbitas estacionárias onde o elétron não emite radiação e quantizando o momento angular:
. Entre órbitas, o átomo absorve ou emite fótons com energia igual à diferença dos níveis. Esse modelo explica muito bem as linhas do espectro de hidrogênio. Suas limitações são que funciona apenas para átomos “hidrogenoides” (um elétron), não trata a estrutura fina, não incorpora o comportamento ondulatório do elétron nem a mecânica quântica completa.
Passo 5
O modelo quântico (Schrödinger): Embora a questão peça três modelos clássicos, vale mencionar que o avanço final foi tratar o elétron como função de onda, com estados estacionários dados pela equação de Schrödinger. Esse modelo corrige as imperfeições de Bohr, mas exige conhecimentos de operadores e interpretação probabilística. Ele não faz parte dos três originais, mas mostra a evolução completa do entendimento atômico.
Resposta
- Modelo de Thomson: esfera positiva com elétrons “imersos” – não explica estabilidade ou espectros.
- Modelo de Rutherford: núcleo e elétrons orbitais – colapso clássico e sem previsão de linhas espectrais.
- Modelo de Bohr: órbitas estacionárias quantizadas – explica o espectro de H, mas não funciona para átomos multielétron ou efeitos finos.