Como se deu a construção dos modelos atômicos (evolução histórica)?

Passo 1

Beleza, o enunciado pede para contar como rolou a construção dos modelos atômicos ao longo da história. Ou seja, a gente vai passear pelas principais ideias que a galera foi tendo sobre o átomo, desde o tal do átomo indivisível até o modelo quântico moderno. O conteúdo é História da Física/Química e a gente vai precisar entender experimentos-chave (como o de Thomson e o de Rutherford) e os conceitos básicos de cada modelo.

Passo 2

Modelo de Dalton (1803)
  1. John Dalton retomou a ideia de “átomo” como a menor partícula indivisível;
  2. Ele disse que cada elemento químico era feito de átomos únicos, todos iguais entre si, mas diferentes dos de outros elementos;
  3. Dalton explicou lei das proporções definidas (p.ex., água é sempre 2 H para 1 O) assumindo que combinação vinha de juntar esses átomos inteiros.

Passo 3

Modelo de Thomson – “pudim de passas” (1897)
  1. J. J. Thomson descobriu o elétron num tubo de raios catódicos: mostrou que havia partículas negativas bem leves;
  2. Para encaixar elétrons num todo neutro, ele imaginou o átomo como uma “massa positiva” cheia, com elétrons espalhados no meio, tipo passas num pudim;
  3. Isso explicava a estabilidade elétrica (o átomo era globalmente neutro) mas não explicava bem espalhamento de partículas em experimentos.

Passo 4

Modelo de Rutherford – “núcleo + eletrosfera” (1911)
  1. Rutherford fez o experimento de espalhar partículas alfa em uma lâmina de ouro;
  2. A expectativa era que tudo atravessasse fácil (pudim de Thomson), mas algumas alfas voltavam ou desviavam muito;
  3. Concluiu que havia um núcleo bem pesado e pequeno, com carga positiva, e os elétrons girando ao redor em espaços bem maiores;
  4. Esse modelo explicou os desvios acentuados, mas ainda não dizia como os elétrons não caíam no núcleo.

Passo 5

Modelo de Bohr – “órbitas quantizadas” (1913)
  1. Niels Bohr pegou o núcleo de Rutherford e adicionou ideias da quantização de Planck;
  2. Propôs que elétrons só podiam ocupar certas órbitas circulares estáveis, com níveis de energia dados por En = -13,6,eVn^2(n=1,2,3,dots)
    3) Ao pular entre órbitas, o elétron emitia ou absorvia um fóton de energia
    De
  3. Isso acertou o espectro de emissão do hidrogênio, mas não funcionava bem para átomos mais complicados.

Passo 6

Modelo da Mecânica Quântica – nuvem eletrônica (década de 1920)
  1. Schrödinger formulou a equação de onda para o elétron: -hbar^22mnabla^2Psi( r) + V( r)Psi( r) = E,Psi( r),;
    2) Em vez de órbitas definidas, elétrons viraram “nuvens de probabilidade” (funções de onda \Psi);
    3) Heisenberg trouxe o princípio da incerteza, dizendo que não dá pra saber posição e momento ao mesmo tempo;
    4) Esse modelo explica química, ligações, espectros de todo tipo de átomo e molécula.

Resposta

A evolução dos modelos atômicos foi assim:
  1. Dalton (átomos indivisíveis e únicos por elemento);
  2. Thomson (elétrons em um “pudim” de carga positiva);
  3. Rutherford (núcleo pesado + elétrons girando);
  4. Bohr (órbitas quantizadas e transições com fótons);
  5. Mecânica quântica (elétrons como nuvens de probabilidade e equação de onda).

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