Explique por que o modelo atômico de Rutherford, que descreve os elétrons orbitando ao redor do núcleo, entra em conflito com a teoria da radiação eletromagnética clássica. Como o conceito de quantização de energia introduzido por Bohr resolveu essa inconsistência?
Passo 1
Vamos entender o que está sendo perguntado. O exercício pede para explicar por que o modelo atômico de Rutherford, que descreve os elétrons circulando ao redor do núcleo, entra em conflito com a teoria clássica da radiação eletromagnética. Além disso, precisamos explicar como o conceito de quantização de energia, introduzido por Bohr, resolveu essa incompatibilidade. Vamos precisar conhecer um pouco sobre os modelos atômicos de Rutherford e Bohr, bem como os fundamentos da teoria da radiação eletromagnética clássica.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o modelo atômico de Rutherford. Em 1911, Rutherford propôs que o átomo consiste em um pequeno núcleo central, carregado positivamente, com elétrons orbitando ao seu redor, similar aos planetas ao redor do sol. Esse modelo parecia promissor para explicar a estrutura do átomo.
Passo 3
Agora, vamos considerar a teoria da radiação eletromagnética clássica. Segundo James Clerk Maxwell, cargas elétricas em movimento acelerado, como os elétrons que estão orbitando, deveriam emitir radiação eletromagnética. Essa emissão de energia faria com que os elétrons perdessem energia continuamente.
Passo 4
De acordo com a física clássica, se os elétrons estivessem emitindo radiação constantemente, eles perderiam energia e, consequentemente, o raio de sua órbita diminuiria gradualmente. Isso significaria que os elétrons eventualmente cairiam no núcleo, levando à instabilidade do átomo. Porém, observações experimentais mostram que os átomos são estáveis e os elétrons não caem no núcleo, o que entra em conflito direto com o modelo de Rutherford quando combinado com a teoria de radiação clássica.
Passo 5
Niels Bohr, em 1913, propôs uma solução para esse problema introduzindo o conceito de quantização de energia. Segundo Bohr, os elétrons só podem ocupar órbitas específicas e fixas ao redor do núcleo, chamadas de órbitas estacionárias. Nessas órbitas, os elétrons não emitem radiação, mesmo estando em movimento.
Passo 6
A ideia de quantização de energia significa que os elétrons só podem ter determinados níveis de energia definidos e não podem existir entre esses níveis. Quando um elétron transita de uma órbita para outra, ele absorve ou emite energia na forma de fótons, mas dentro das órbitas estacionárias, a energia é estável e não há perda contínua de energia.
Passo 7
Dessa forma, o modelo de Bohr resolve a inconsistência apresentada pelo modelo de Rutherford e a teoria clássica da radiação eletromagnética. Ao permitir que os elétrons ocupem órbitas com energia quantizada e não emitam radiação nessas órbitas, Bohr explica a estabilidade dos átomos observada experimentalmente.
Resposta
O modelo atômico de Rutherford entra em conflito com a teoria clássica da radiação eletromagnética porque, segundo a física clássica, elétrons em órbita emitiriam energia continuamente e colapsariam no núcleo, tornando o átomo instável. Bohr introduziu a quantização de energia, permitindo que elétrons ocupem órbitas estacionárias com níveis de energia fixos, onde não irradiam energia, garantindo assim a estabilidade dos átomos e resolvendo a inconsistência entre os dois modelos.
Exercícios relacionados
Dada a série de moléculas
e HI , explique como a eletronegatividade do átomo ligado ao hidrogênio influencia a força da ligação, distância de ligação e polaridade. Use o conceito de eletronegatividade para justificar a resposta.
- Desenhe um diagrama de niveis de energia de orbitais mostrando a configuração dos elétrons d sobre o ion de metal nos seguintes complexos:
d)
Prediga o número de elétrons desemparelhados de cada complexo.
Considere um composto hipotético AB , onde A tem eletronegatividade de 1,0 e B tem eletronegatividade de 4,0. Discuta o tipo de ligação que deve se formar entre A e B e analise a provável natureza do composto resultante (estrutura, estado físico, solubilidade). Em seguida, compare com um composto onde as eletronegatividades de A e B são ambas 2,5.