Modelos atômicos e partículas fundamentais

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A primeira ideia de que a matéria seria composta por pequenas partículas indivisíveis, chamadas átomos (do grego a = não, tomo = divisível), surgiu em 400 a.C., com os filósofos gregos Leucipo e Demócrito. Somente em 1808, porém, John Dalton criou o primeiro modelo atômico científico, segundo o qual o átomo seria uma esfera maciça e indivisível, como uma bola de bilhar.

Segundo a teoria atômica de Dalton, os átomos de um mesmo elemento químico seriam idênticos entre si, enquanto átomos de elementos distintos apresentariam propriedades diferentes. Para Dalton, os átomos seriam partículas indestrutíveis, passíveis apenas de reorganização através das reações químicas.

Já em 1897, Thompson propôs uma nova teoria, segundo a qual o átomo seria maciço e esférico, formado por um fluido com carga elétrica positiva, na qual estariam dispersas minúsculas partículas com carga elétrica negativa, chamadas elétrons, que neutralizariam a carga positiva do fluido. Com este modelo, que equiparava o átomo a um pudim de passas, Thompson ficou conhecido como o descobridor do elétron.

No início do século XX, Ernest Rutherford, por sua vez, provou que Thompson estava equivocado através de um experimento em que bombardeou uma folha de ouro com partículas α (partículas positivas e pesadas) emitidas a partir do polônio. Com esse experimento Rutherford observou que a maior parte das partículas α atravessava a folha de ouro sem desvios, uma pequena parte sofria algum desvio, e apenas poucas partículas não atravessavam a folha de ouro. A partir daí foi possível concluir que o átomo possui um núcleo pequeno e positivo, em que se concentra quase toda a sua massa, envolvido por uma grande região negativa quase sem massa, que foi denominada eletrosfera.

Mais tarde, o próprio Rutherford passou a admitir a existência de partículas neutras no núcleo do átomo, com massa semelhante à dos prótons (partículas positivas), pois se no núcleo houvesse apenas prótons a repulsão entre eles provocaria a desintegração do átomo. As partículas neutras, assim, serviriam para reduzir a repulsão entre os prótons, mantendo a integridade nuclear. Os nêutrons (partículas neutras), contudo, só foram efetivamente descobertos por Chadwick no ano de 1932.

O átomo, portanto, é constituído por três partículas fundamentais: prótons, nêutrons e elétrons. As duas primeiras possuem massas semelhantes e se encontram no núcleo do átomo, cujo diâmetro é cerca de dez a cem mil vezes menor que o do átomo como um todo. Já os elétrons, que possuem massa insignificante (1/1836 da massa do próton ou do nêutron), orbitam pela eletrosfera existente ao redor do núcleo, verdadeira responsável pelo tamanho do átomo.

 

Conceitos fundamentais

  • Número atômico (Z): É o número de prótons que o átomo de determinado elemento químico apresenta em seu núcleo, e é representado da seguinte maneira: ZE.
  • Número de massa (A): Corresponde à soma do número de prótons e nêutrons, sendo representado da seguinte maneira: AE.
  • Elemento químico: Conjunto de átomos e íons com mesmo número atômico.
  • Íons: Como o átomo é originalmente neutro, o número de elétrons e igual ao número de prótons. Contudo, o átomo pode ganhar ou perder elétrons, formando íons positivos ao perder elétrons (cátions) e íons negativos ao ganhar elétrons (ânions).
  • Isoeletrônicos: Átomos que apresentam o mesmo número de elétrons.
  • Isóbaros: Átomos com mesmo número de massa, mas diferentes números atômicos, ou seja, diferentes quantidades de prótons e nêutrons.
  • Isótonos ou isoneutrônicos: Átomos com o mesmo número de nêutrons e diferentes números atômicos e de massa.
  • Isótopos: Átomos do mesmo elemento químico (e, portanto, com mesmo número atômico), mas com diferente número de nêutrons. É o que ocorre, por exemplo, com o hidrogênio, que apresenta três isótopos: prótio (sem nêutrons), deutério (um nêutron) e trítio ou tritério (dois nêutrons). Os isótopos de um mesmo elemento químico apresentam propriedades químicas iguais e propriedades físicas diferentes, e, em regra, não possuem nomes próprios (a única exceção são os isótopos do hidrogênio).

Diferentemente do que afirmava Dalton, portanto, átomos com massas iguais podem não ser quimicamente iguais – átomos com o mesmo número de prótons é que possuem propriedades químicas iguais, mas podem apresentar massas iguais ou diferentes, dependendo do número de nêutrons.