Teoria

O modelo atômico evoluiu muito depois daquele proposto por Rutherford.

Isso porque muitas coisas foram descobertas em relação aos átomos pelo estudo das radiações que eles absorvem e emitem.

Mas afinal, o que são essas radiações?

Para entender bem isso, vamos dar uma olhada em radiação antes de voltar para os átomos. Mais especificamente, em ondas eletromagnéticas, que são o tipo de radiação que mais nos interessa agora.

A luz visível, as ondas de rádio, os raios X... todos esses são exemplos de radiações eletromagnéticas.

Por serem ondas eletromagnéticas, essas radiações se propagam no vácuo com velocidade ( c ) igual a:

c = 3 . 10 8   m / s

Embora as ondas eletromagnéticas tenham em comum a velocidade de propagação, elas possuem frequências ( ν ) e comprimentos de ondas ( λ ) diferentes. Isso é exatamente o que usamos para classificá-las.

E, de acordo com a física, a frequência ondular e o comprimento de onda se relacionam por:

c =   λ   .   ν

Logo, para que a velocidade de todas as ondas de diferentes frequências seja a mesma, quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda. E vice-versa, ok?

Espectro das radiações eletromagnéticas

A gente pode ver a classificação das ondas de acordo com seus comprimentos de onda ou de suas frequências, através do espectro das radiações eletromagnéticas. Dá uma olhada aí:

Calma! Vamos tentar entender isso aí, mas antes:

O Dexter mandou avisar que:

Voltando... Da esquerda para a direita, olhando ali pro comprimento de onda. Tá vendo que ele começa pequenininho ( 10 - 15 m) nos raios cósmicos e vai aumentando ao passar pelos raios gama, raios X, ultravioleta, etc..?

Já a frequência, começa grande ( 10 23 Hz) e vai diminuindo.

Isso porque, como a gente comentou, quanto maior o comprimento de onda, menor a frequência. Elas são grandezas inversamente proporcionais, certo?

Agora, pega essa:

As ondas mais energéticas são aquelas de maior frequência, logo, menor comprimento de onda.

Então, na nossa imagem, as ondas mais energéticas seriam os raios cósmicos e as menos energéticas as ondas de rádio.

Ali entre o ultravioleta e o infravermelho, a gente tem o espectro da luz visível, com o comprimento de onda entre 400 nm ( 400 . 10 - 9 m   = 4 . 10 - 7 m) e 750 nm ( 750 . 10 - 9 m   = 7,5 . 10 - 7 m), que tá destacado mais embaixo.

MAS O QUE ISSO TEM A VER COM OS ÁTOMOS???

Só mais um pouquinho de física e vamos chegar lá.

Quando as pessoas dizem que o branco contém todas as cores, significa que quando a luz branca passa por um prisma, ela é separada em todos os comprimentos de onda do visível. Ou seja, dos 400 nm aos 750 nm. Mais ou menos assim:

Posicionando um detector depois do prisma, o resultado observado seria parecido com:

Ou seja, o espectro visível é contínuo e completo (sem pular nenhum comprimento de onda de 400 nm a 750 nm).

Mas, se ao invés de incidir luz branca no prisma, a gente incidisse uma luz amarela?

Ora, diferentemente da luz branca, a luz amarela não contém todos os comprimentos de 400 nm até 750 nm, mas apenas comprimentos de onda na faixa do amarelo (algo em torno de 550 nm a 610 nm). Então:

Mas o que os átomos tem a ver com isso?

Prestenção:

“Quando um gás está sob baixa pressão e é submetido a um campo elétrico, ele emite luz”.

No esquema do prisma, a gente pode fazer a luz branca passar por um gás (no estado “normal”) antes de incidir no prisma. Ou, ao invés de incidir a luz branca, incidir a luz “emitida pela gás” (aquele sob baixa pressão e submetido a um campo elétrico).

Assim:

  • Se a luz branca passa pelo gás antes de atingir o prisma, o gás pode absorver determinados comprimentos de onda, gerando um espectro de absorção como o mostrado.
  • Se a luz incidida no prisma é emitida por um gás excitado (pela ação do campo elétrico sob baixa pressão), o espectro só mostra os comprimentos de onda das radiações emitidas pelo gás. (Ao contrário da luz branca, a luz emitida pelo gás não contém todo o espectro do visível).

Nos exemplos de espectros da luz branca ou da luz amarela, o resultado mostrava uma faixa de comprimentos de onda, que chamamos de espectro de onda contínuo.

Já os espectros formados por comprimentos de onda isolados, são chamado de espectros discretos ou espectros de linhas, pela aparência deles.

Se o gás utilizado no experimento é de um único elemento, o espectro de absorção ou emissão observado é, justamente, o espectro atômico.

O espectro atômico é tipo a impressão digital do elemento.

Cada elemento tem um espectro atômico diferente.

Olha aí o espectro de emissão do Hidrogênio:

E o do Hélio:

E o do Neônio:

E porque isso é importante a ponto de merecer seus preciosos tempo e atenção?

  • Como cada elemento possui um espectro atômico diferente, o espectro pode ser usado para a identificação de elementos;
  • Foi baseado nos espectros atômicos que Bohr atualizou o modelo atômico de Rutherford, adicionando os “níveis da eletrosfera”.

Modelo Atômico de Bohr

Eaí, finalmente, voltamos para os modelos atômicos.

Você lembra que segundo os postulados do modelo atômico de Bohr:

  • Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas bem definidas, sem perder energia ao permanecer na mesma órbita;
  • Cada uma dessas órbitas foi chamada de nível ou camada;
  • Os elétrons podem migrar para um nível mais externo se absorverem uma quantidade adequada de energia;
  • Os elétrons podem migrar para um nível mais interna se emitirem uma quantidade adequada de energia;

Pelo modelo de Bohr, se um comprimento de onda aparece no espectro de absorção de um átomo é porque algum (ou alguns) elétrons desses átomos são capazes de absorver radiação (energia) naquele comprimento de onda para pular para um nível mais externo.

Ao submeter um gás a um campo elétrico sob baixa pressão, alguns elétrons são excitados (pulam para níveis mais externos), e o espectro de emissão observado corresponde aos comprimentos de onda da radiação emitida pelos elétrons ao retornarem para seus níveis “normais” (estado fundamental).

Com os espectros atômicos, o modelo de Bohr começou a fazer mais sentido, já que a gente conseguia “provar” experimentalmente o que ele tinha proposto nos postulados dele.

Mesmo ele indo contra a física clássica, que previa que o elétron ia perder energia orbitando ao redor do núcleo até os elétrons serem atraídos pela carga positiva do núcleo e tudo virar um grande bololô no núcleo, ele continuou sendo o modelo mais aceito! E a carinha do átomo ficou essa, o modelo de Rutherford juntado com os postulados de Bohr:

A partir do modelo de Bohr a quântica se desenvolveu muito e enquanto alguns dos postulados de Bohr foram provados, outros foram derrubados. Mas isso é assunto pra mais tarde!

Por agora, vamos praticar? 😊

Espectro das radiações eletromagnéticas

Mas o que os átomos tem a ver com isso?

Modelo Atômico de Bohr

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