A ideia de que toda matéria é feita de átomos existe desde a Grécia Antiga. No entanto, foi só a partir do século XIX que os cientistas começaram a propor modelos baseados em experimentos para explicar como o átomo é realmente estruturado.
Vamos entender os principais modelos que marcaram a evolução da Física Moderna: Thomson, Rutherford e Bohr.
Modelo de Thomson (1898) – O “pudim de passas”
Após a descoberta do elétron, o físico J.J. Thomson propôs que o átomo era uma esfera de carga positiva com elétrons (cargas negativas) incrustados como “passas em um pudim”.
Características do modelo de Thomson:
- O átomo é eletricamente neutro.
- Não há núcleo definido.
- Os elétrons estão espalhados na massa positiva.
#inserir imagem aqui# (Imagem sugerida: representação visual do “pudim de passas”, com elétrons distribuídos em uma esfera positiva)
Modelo de Rutherford (1911) – Núcleo e espaço vazio
Ernest Rutherford realizou um experimento em que partículas alfa foram lançadas contra uma fina lâmina de ouro. Esperava-se que todas passassem direto, mas algumas rebateram — indicando algo muito denso no centro.
Conclusões de Rutherford:
- O átomo tem um núcleo pequeno, denso e positivo.
- Os elétrons giram ao redor do núcleo.
- O átomo é quase todo vazio.
Esse modelo ficou conhecido como modelo planetário, pois os elétrons giravam como planetas ao redor do Sol.
#inserir imagem aqui# (Imagem sugerida: comparação entre o experimento da lâmina de ouro e o modelo planetário do átomo)
Modelo de Bohr (1913) – Níveis de energia
O modelo de Rutherford não explicava por que os elétrons não colapsavam no núcleo. Niels Bohr trouxe uma solução: os elétrons só podem ocupar órbitas fixas, chamadas de níveis de energia.
Principais ideias de Bohr:
- Os elétrons giram em órbitas quantizadas, com energia bem definida.
- Quando um elétron salta para um nível mais alto, ele absorve energia.
- Quando ele volta para um nível mais baixo, ele emite energia na forma de luz.
A energia emitida ou absorvida é:
\( E = h \cdot f \)
- \( E \): energia envolvida
- \( h \): constante de Planck
- \( f \): frequência da luz
#inserir imagem aqui# (Imagem sugerida: esquema com elétrons mudando de níveis e emitindo luz)
Resumo comparativo dos modelos
| Modelo | Características | Limitações |
|---|---|---|
| Thomson | Esfera positiva com elétrons incrustados | Não explicava estrutura real do átomo |
| Rutherford | Núcleo positivo e elétrons girando ao redor | Não explicava estabilidade do átomo |
| Bohr | Elétrons em níveis fixos de energia | Funcionava bem apenas para o átomo de hidrogênio |
Exercício Resolvido
Exercício: Um elétron absorve uma energia de \(4{,}0 \times 10^{-19} \, \text{J}\) e salta de um nível para outro no átomo. Qual é a frequência da luz associada a essa transição?