Evolucao_do_Modelo_Atomico aula 6 Física Ótica Moderna

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Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, De Broglie e Schrödinger, respectivamente nesta ordem 
contribuíram e foram os principais responsáveis pela evolução do modelo atômico conhecido 
atualmente. 
O desenvolvimento e evolução da Física Quântica e 
Química se devem ao conhecimento a respeito da 
estrutura atômica. Por exemplo, com tal conhecimento 
foi possível entender o que constitui a matéria, prever 
determinados comportamentos dos materiais, 
entender e manipular a radioatividade, produzir 
produtos de nossos interesses e assim por diante. 
A ideia essencial da estrutura atômica se deve ao 
pensamento de filósofos, que levantaram hipóteses, 
isto é, suposições que na época não podiam ser 
comprovadas, sobre a constituição da matéria. Entre 
eles estavam os dois filósofos gregos Demócrito e 
Leucipo que, em meados de 450 a.C, acreditavam 
que tudo seria formado por pequenas partículas indivisíveis, as quais eles denominaram de 
átomos. Uma palavra grega, onde a, significa “negação”, e a palavra tomo, significa “parte”, 
ou seja, “sem partes” ou “indivisível”. Em outras palavras, se dividirmos sucessivamente um 
objeto diversas vezes, em algum momento isso não seria mais possível, porque chegaríamos 
à menor parte que compõe a matéria. 
No entanto, suas ideias não foram bem aceitas pelos filósofos da época e elas foram 
substituídas por outras, como as ideias de Aristóteles que perduraram por séculos à frente. 
Foi somente no século XIX que a ideia dos átomos foi retomada, pois agora os cientistas 
podiam testar as suas hipóteses por meio de experimentos para comprová-los ou para refutar 
ideias de outros cientistas. 
Embora algumas ideias não estivessem totalmente corretas, todas as contribuições 
dadas foram importantes, pois foi a partir da ideia de um cientista que o outro pode desenvolver 
o próximo modelo. 
Todos eles elaboram um modelo atômico, ou seja, uma representação que não 
corresponde exatamente à realidade, mas que serve para explicar corretamente o 
comportamento do átomo. Por exemplo, imagine que você faça um desenho idêntico a uma 
caneta. Por meio deste desenho, todos conseguem identificar que se trata de uma caneta, 
porém o desenho não é a caneta. De modo similar, o modelo atômico serve para entendermos 
o funcionamento do átomo, suas propriedades e características. Mas, o modelo não é 
exatamente igual ao átomo. 
Vejamos então os principais modelos atômicos: 
 Evolução do Modelo Atômico 
Disciplina: Física Óptica e Princípios de Física Moderna 
Professor: Cristiano Cancela da Cruz 
Curso: Engenharia (Produção, Computação e 
Elétrica) 
Unidade: Garcez 
1- Modelo de Dalton: 
O químico inglês John Dalton (1766-1844) retomou as ideias de 
Leucipo e Demócrito e, baseando-se em leis já comprovadas 
experimentalmente, como as Leis Ponderais, ele propôs resumidamente 
que o átomo seria parecido com uma bola de bilhar, isto é, esférico, 
maciço e indivisível. 
 
 
2-Modelo de Thomson: 
A natureza elétrica da matéria já era bem conhecida, por 
exemplo, há 2500 anos, na Grécia antiga, o filósofo Tales de 
Mileto já havia mostrado que quando atritamos âmbar com um 
pedaço de lã, ele passa a atrair objetos leves. Porém, o modelo 
atômico de Dalton não explicava esse fato: como a matéria 
neutra podia ficar elétrica. 
Assim, em 1897, o físico inglês Joseph John Thomson 
(1856-1940) passou a trabalhar com a ampola de Crookes, ou 
seja, um tubo onde gases eram submetidos a voltagens 
elevadíssimas, produzindo raios catódicos. Quando se colocava 
um campo elétrico externo, esses raios se desviavam em 
direção à placa positiva, o que significava que o átomo teria partículas negativas, que ficaram 
denominadas como elétrons. 
No entanto, como a natureza da matéria é neutra, uma explicação razoável seria de que 
haveria uma parte positiva que neutralizaria os elétrons. Com base nesse raciocínio, em 1903, 
Thomson modificou o modelo de Dalton, pois o átomo não seria maciço nem indivisível, e 
estabeleceu o seu, que propôs o seguinte: 
O átomo é uma esfera de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada de elétrons (partículas 
negativas), de modo que sua carga total seja nula. 
Esse modelo foi comparado a um “pudim de passas”. 
3- Modelo de Rutherford: 
Em 1911, o físico neozelandês Ernest Rutherford 
(1871-1937) realizou um experimento em que ele 
bombardeou uma finíssima lâmina de ouro com 
partículas alfa vindas do polônio radioativo. Ele 
observou que a maioria das partículas atravessava a 
folha, o que significava que o átomo deveria ter 
imensos espaços vazios. Algumas partículas eram 
rebatidas, o que seria explicado se o átomo tivesse um 
núcleo pequeno e denso e, por fim, algumas partículas 
alfas sofriam um desvio em sua trajetória, o que 
significava que o núcleo seria positivo, pois as partículas 
alfas eram positivas e foram repelidas ao passar perto 
do núcleo. 
 
 
Com isso, o modelo atômico de Rutherford defendeu o seguinte: 
O átomo seria composto por um núcleo muito pequeno e de carga elétrica positiva, que 
seria equilibrado por elétrons (partículas negativas), que ficavam girando ao redor do núcleo, 
numa região periférica denominada eletrosfera. 
O átomo seria semelhante ao sistema solar, em que o núcleo representaria o Sol e os 
elétrons girando ao redor do núcleo seriam os planetas. 
Em 1904, Rutherford descobriu que na verdade o núcleo era composto por partículas 
positivas denominadas prótons e, em 1932, Chadwick descobriu que havia também partículas 
neutras no núcleo que ajudavam a diminuir a repulsão entre os prótons. 
Link para o simulador do espalhamento de Rutherford: 
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/rutherford-scattering 
4- Modelo de Rutherford-Bohr: 
O estudo dos espectros eletromagnéticos dos elementos pelo 
físico dinamarquês Niels Bohr (1885-1962) permitiu adicionar 
algumas observações ao modelo de Rutherford, por isso, o seu 
modelo passou a ser conhecido como modelo atômico de 
Rutherford-Bohr: 
Só é permitido ao elétron ocupar níveis energéticos nos quais 
ele se apresenta com valores de energia múltiplos inteiros de um 
fóton. 
É importante ressaltar que as ideias sobre o que compõe o átomo continuam progredindo 
e existem outros modelos atômicos mais modernos. Entretanto, o modelo de Rutherford-Bohr 
explica a grande maioria dos comportamentos do átomo. 
 5 - Modelo atômico De Broglie 
No decorrer do século XIX, muitos cientistas começaram a 
estudar os fenômenos relacionados à eletricidade e à emissão de 
luz pela matéria em determinadas condições. Ao final desse 
mesmo século, diversas descobertas acerca de tais fenômenos 
ajudaram a desvendar a estrutura do átomo. A partir daí surgem 
os modelos atômicos, que são referências utilizadas para 
representar os átomos. 
Com base em análises e experiências, verificou-se que a luz 
apresenta um comportamento dual: ora como partícula, ora como 
onda. Em 1924, o físico francês Louis De Broglie lançou a hipótese 
de que, se a luz apresenta natureza dual, uma partícula também 
apresentaria características ondulatórias. De Broglie procurou 
associar a natureza dual da luz com o comportamento do elétron 
e afirmou que “a todo elétron em movimento está associada uma onda característica”, 
postulado que princípio da dualidade ou princípio de De Broglie. 
Segundo os conceitos de De Broglie, o movimento de um elétron se apresenta associado 
a um dado comprimento de onda. Daí surge a questão: para que uma partícula possa ser dita 
como onda, qual seria o comprimento de onda estabelecido a ela? Como resposta a esta 
questão, o físico francês propôs a fórmula 𝜆 = 
ℎ
𝑝
 , onde λ representa o comprimento de onda 
de De Broglie, h representa a constante de Planck e p se refere ao produto da massa pela 
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/rutherford-scattering
velocidade da partícula. Essa proposta de De Broglie para a dualidade partícula-onda envolve 
não apenasos elétrons, mas toda a matéria, tais como prótons, nêutrons, átomos e moléculas. 
A dualidade partícula-onda proposta por De Broglie constitui um princípio fundamental 
do comportamento da estrutura atômica, tornando possível uma compreensão mais abrangente 
da natureza do átomo, bem como das ligações químicas por eles estabelecidas. O modelo 
atômico atual é um modelo matemático/ probabilístico, sendo o princípio da dualidade um dos 
seus pilares. 
No ano de 1933, o engenheiro alemão Ernest Ruska, baseando-se nas ideias de De 
Broglie, desenvolveu o microscópio eletrônico. Esse aparelho utiliza um feixe de elétrons em 
vez de raios de luz para iluminar amostras, produzindo imagens bastante detalhadas e com 
altas ampliações. O microscópio eletrônico contribuiu significativamente para a compreensão 
da estrutura da matéria. 
Devido à descoberta do comportamento ondulatório dos elétrons, De Broglie conquistou 
o Prêmio Nobel de Física em 1929 e, aos 37 anos o mais jovem membro da galeria dos prêmios 
Nobel. 
6 - Modelo atômico de Schrödinger 
Com a efervescência das duas primeiras décadas do século 
XX, físicos e químicos discutiam a natureza do átomo, dos elétrons 
e da eletrosfera. Já em 1916 Sommerfeld propusera uma 
mudança no entendimento das variáveis quânticas do modelo 
atômico de Rutherford – Bohr. 
Louis De Broglie, já em meados da década de 1920, propôs 
a extensão da dualidade “onda-partícula” ao elétron. Para Broglie, 
o elétron apresentava comportamento de partícula e de onda, e 
por este motivo elétrons poderiam apresentar propriedades 
da mecânica ondulatória. De Broglie postulara o enunciado de que 
“a todo elétron em movimento está associada uma onda característica”, admitindo este 
comportamento dualístico e chocando-se diretamente com as proposições anteriores, que 
afirmavam que o elétron descrevia órbitas circulares ao redor do núcleo. 
Esta afirmação foi bastante contestada pelos cientistas contemporâneos de Louis De 
Broglie, porém experimentos realizados à época comprovaram a tese de que elétrons poderiam 
apresentar e obedecer à preceitos das leis ondulatórias, como se fossem ondas luminosas. 
Seguindo este pressuposto, as órbitas defendidas por Bohr e Sommerfeld não poderiam 
corresponder à realidade, uma vez que o elétron descreveria o comportamento de uma onda 
ao redor do núcleo. A figura a seguir demonstra, de maneira bastante simples, como poderia 
ser descrita a órbita em forma de ondas ao redor do núcleo e o modelo anterior. 
 
Eletrosferas distintas – Modelo de Bohr e a sugestão de Louis de Broglie 
Questões acerca do modelo atômico apresentaram novas discussões quando fora 
enunciado o princípio da incerteza, por Werner Heisenberg (*1901 – †1967), que afirmava “não 
ser possível determinar, simultaneamente, a posição e a velocidade de uma partícula em um 
mesmo instante”. Tal princípio trazia um questionamento aos recentes acontecimentos sobre 
a eletrosfera: não é possível determinar a posição e velocidades exatas de um elétron. 
Este fato trouxe uma nova perspectiva à questão, uma vez que não fazia sentido tentar 
descrever valores tão exatos dos elétrons. Como definir questões tão intrínsecas ao átomo? 
Utilizando-se dos conhecimentos da Mecânica ondulatória, diria Erwin Schrödinger. 
Erwin Schrödinger (*1887 – †1961) determinou, através de uma infinidade de operações 
matemáticas (cálculos e equações do movimento de ondas e plotagem dos dados em plano 
cartesiano), as regiões no espaço que apresentariam máxima probabilidade de se encontrar 
um elétron. A esta altura a utilização do termo órbita já estava em desuso, pois não se poderia 
prever, pelo princípio da incerteza de Heisenberg, a posição e velocidade de um elétron. Logo, 
determinou-se orbital a região que apresentaria máxima probabilidade de localização dos 
elétrons e, portanto, orbitais se assemelhariam, grosso modo, a nuvens eletrônicas. 
Schrödinger, ao propor o modelo de orbitais atômicos, conciliou os postulados teóricos 
de De Broglie e Heisenberg, formalizando a ideia de que o elétron apresenta comportamento 
dual (onda – partícula). O modelo atômico de Schrödinger apresentou um modelo de orbital 
tridimensional para cada um dos sub níveis de energia e possibilitou a compreensão do 
fenômeno da hibridação em átomos de carbono, permitindo a determinação da geometria 
molecular de diversas substâncias químicas. A geometria molecular, por sua vez permite a 
previsão de propriedades físicas e químicas de diversos compostos. 
O modelo quântico ondulatório ou modelo de orbital obedece à dinâmica dos números 
quânticos (principal, secundário, magnético e de spin), tendo status de modelo vigente, e 
sendo válido desde 1923 até os dias atuais. 
 
Quadro contendo representações de orbitais. 
Link simulador, átomo de hidrogênio: 
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/hydrogen-atom 
 
Bibliografia: 
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/evolucao-dos-modelos-atomicos.htm 
https://www.infoescola.com/quimica/modelo-atomico-de-broglie/ 
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/hydrogen-atom
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/evolucao-dos-modelos-atomicos.htm
https://www.infoescola.com/quimica/modelo-atomico-de-broglie/