Explique detalhadamente quais são as características básicas envolvendo os modelos atômicos de Thomson e Rutherford para o átomo de hidrogênio. Explique também qual é a dificuldade mais marcante envolvendo a estabilidade do modelo atômico de Rutherford e como esta deve ser corrigida para manter o átomo estável.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício que pede para explicar as características básicas dos modelos atômicos de Thomson e Rutherford para o átomo de hidrogênio. Além disso, precisamos falar sobre a principal dificuldade do modelo de Rutherford em relação à estabilidade do átomo e como essa dificuldade pode ser resolvida para manter o átomo estável. Para isso, vamos precisar conhecer os conceitos básicos desses modelos e entender um pouco sobre a física por trás da estabilidade atômica.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o modelo atômico de Thomson, também conhecido como o “Modelo do Pudim de Passas”. Nesse modelo, o átomo é visto como uma esfera positiva na qual estão espalhadas partículas negativas (elétrons). Imaginem um pudim onde a massa é espalhada positivamente e as passas são os elétrons. Esse modelo tenta explicar como os elétrons ficam presos dentro do átomo sem fugir.

Passo 3

Agora, vamos ao modelo de Rutherford. Ele surgiu após o experimento da folha de ouro, onde partículas alfa foram disparadas em uma folha fina de ouro. Rutherford observou que a maioria das partículas passava direto, mas algumas eram desviadas em ângulos grandes. Com base nisso, ele propôs que o átomo tem um núcleo pequeno e denso, positivamente carregado, onde praticamente toda a massa está concentrada, e os elétrons orbitam esse núcleo, como planetas ao redor do sol.

Passo 4

Comparando os dois modelos, no de Thomson, a carga positiva está distribuída por todo o átomo, enquanto no de Rutherford, a carga positiva está concentrada no núcleo. Ambos os modelos reconhecem a existência dos elétrons como partículas negativas, mas diferem na distribuição da carga positiva e na estrutura interna do átomo.

Passo 5

Agora, sobre a dificuldade no modelo de Rutherford. Segundo a física clássica, um elétron em movimento circular ao redor do núcleo deveria estar acelerando continuamente, o que, de acordo com a teoria eletromagnética de Maxwell, emitiria radiação eletromagnética. Isso faria com que o elétron perdesse energia e eventualmente caísse no núcleo, tornando o átomo instável. Mas na realidade, os átomos são estáveis, então havia um problema nesse modelo.

Passo 6

Para resolver essa dificuldade e manter o átomo estável, Niels Bohr propôs modificações no modelo de Rutherford. Ele sugeriu que os elétrons habitam órbitas específicas ou “camadas” onde não irradiam energia, ou seja, órbitas quantizadas. Os elétrons só emitiriam ou absorveriam energia ao saltar de uma órbita para outra, explicando assim a estabilidade dos átomos e os espectros de emissão observados.

Resposta

Os modelos atômicos de Thomson e Rutherford descrevem o átomo com diferenças na distribuição da carga positiva e na estrutura interna. A principal dificuldade do modelo de Rutherford é a instabilidade causada pela emissão contínua de energia dos elétrons, o que é resolvido introduzindo órbitas quantizadas para manter o átomo estável.

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