AULA 6 MODELO ATÔMICO CLASSICO DE BOHR- RUTHEFOR PARTICULAS SUBATÔMICAS (ELETRONS, PRÓTONS E NEUTRONS)

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Disciplina: Bases Físicas para Radiologia
Aula 6: Modelo atômico clássico de Bohr-Rutheford –
Partículas subatômicas (elétrons, prótons e nêutrons)
Apresentação
Nesta aula, vamos ver como evoluiu o modelo de um átomo desde seu surgimento, na Grécia Antiga, com a ideia de
representar a menor unidade com que as coisas são formadas, até o modelo clássico de Bohr-Rutheford, que explica todos
os fenômenos na física clássica e moderna (sem entrar na relatividade).
Serão mostradas as regiões com as quais esse modelo de átomo é constituído, além das partículas subatômicas que o
formam, bem como a caracterização de massas e cargas dessas partículas.
Veremos também como esse modelo usa as camadas eletrônicas para distribuir os elétrons de um dado átomo em suas
camadas com quantidade máxima de elétrons por camada prede�nida.
Objetivos
Identi�car o que evoluiu nos modelos atômicos ao longo do tempo.
Descrever o modelo atômico clássico de Bohr-Rutheford.
De�nir as partículas subatômicas, com relação às suas massas e cargas elétricas; a eletrosfera; e as camadas
eletrônicas e níveis de energia.
Modelo atômico clássico de Bohr-Rutheford
Antes de iniciarmos, vamos ver o que signi�ca a palavra átomo.
É uma palavra de origem grega que signi�ca o que não pode ser dividido, ou seja, indivisível.
 Átomo. Fonte: Gerd Altmann, Pixabay.
Com essa ideia, na Grécia Antiga, por volta de 400 a.C., os �lósofos gregos Leucipo e Demócrito buscaram o menor elemento da
matéria, na tentativa de explicar como tudo era feito de pequenas partes. Dividiram peças ao máximo, até conseguirem encontrar
sua menor quantidade — buscaram o átomo. Para eles, o átomo era composto de uma matéria rígida de formas e composições
diferentes que se ligavam formando corpos maiores.
Essa ideia, por falta de meios tecnológicos, foi abandonada até o ano de 1803, quando John
Dalton apresentou seu modelo de átomo, segundo o qual cada matéria é constituída de
pequenas partículas sólidas (semelhante a uma bola maciça, como uma bola muito pequena
de bilhar ou sinuca). Cada elemento químico era uma “bola” de tamanhos diferentes — logo,
de massas diferentes. Esses elementos se ligavam, formando compostos.
Figura: Modelo de átomo de Dalton. Esfera maciça, semelhante a uma bola de bilhar. Fonte: Elaborado pelo professor.
Assim, J. Dalton conseguiu criar uma tabela de pesos atômicos, e resgatou a teoria atômica dos antigos gregos, pois seu modelo
manteve a ideia original de não ser divisível, não possuía carga elétrica e era indestrutível.
Esse modelo de descrição da menor partícula que constitui qualquer matéria evoluiu até o modelo de átomo clássico que usamos
até hoje para explicar a constituição da matéria, os elementos químicos, os compostos — inclusive as radiações mais usadas na
área da radiologia, como os raios X, a radiação gama etc.
Modelo atómico de Bohr. Modelo atómico de Sommerfeld. | Fonte:
//quimicacoma2108.blogspot.com/2010/03/modelo-atomico-de-arnold-sommerfeld.html
O modelo atômico de Bohr-Rutheford segue a ideia de
descrever a menor parte da matéria (átomo) como a
representação de algo enorme, bem conhecido na época, o
Sistema Solar, onde um corpo de massa muito grande �ca no
centro (o Sol) e os planetas giram em órbitas ao seu redor.
Seguindo essa ideia, devido aos trabalhos de outros pesquisadores, já eram conhecidas duas partículas:
os elétrons, com massa muito pequena e carga elétrica negativa; e
os prótons, com massa muito grande (em comparação com os elétrons) com carga
elétrica positiva.
Sendo assim, os elétrons estão orbitando em volta do núcleo, cuja carga elétrica é positiva devido aos prótons que lá estão, e, por
ter massa muito grande, os elétrons estão orbitando na eletrosfera, e têm carga negativa.
Porém, Bohr acrescentou ao modelo que os elétrons não deveriam ocupar qualquer órbita, mas sim órbitas bem-de�nidas e em
quantidades especí�cas. Ele de�niu os níveis de energia como sendo órbitas, e colocou os elétrons em ordem alfabética e os
níveis de energia em numeração crescente a partir do núcleo, chamou de camadas de elétrons:
 Nível de energia Camada eletrônica Quantidade máxima 
de elétrons na camada
1 K 2
2 L 8
3 M 18
4 N 32
5 O 32
6 P 18
7 Q 8
Resumindo, este modelo atômico clássico dividiu o átomo em duas regiões:
Núcleo atômico
Onde estão presentes os prótons, partículas mais pesadas
e com carga elétrica positiva; logo, o núcleo é a região do
átomo que está positivamente carregado.
Eletrosfera
Onde estão presentes os elétrons, partículas mais leves do
átomo e que possuem carga elétrica negativa. Ou seja, é a
região do átomo que está negativamente carregada. Além
disso, os elétrons ocupam orbitais bem-de�nidas, que são
as camadas eletrônicas, num total de sete, em ordem
alfabética, sendo K a primeira camada mais próxima do
núcleo.
Para completar esse modelo atômico e termos o modelo atômico clássico, faltou falar da partícula nêutron, descoberta pelo físico
inglês James Chadwick em 1932.
Figura: Representação do modelo atômico clássico com prótons e nêutrons no núcleo e elétrons em suas camadas eletrônicas, girando em torno do núcleo. Fonte: Elaborado pelo professor.
Chadwick notou que no átomo os nêutrons estavam localizados no núcleo atômico,
juntamente com os prótons. O modelo clássico continuou sendo também conhecido
como modelo atômico de Bohr-Rutheford (ou também Rutheford-Bohr), que na
verdade descreveu o modelo em órbitas, dividido da mesma forma apresentada
anteriormente, porém com nêutrons inseridos no núcleo.
Os nêutrons são partículas muito pesadas, assim como os prótons, e que não possuem carga elétrica, o que não altera o fato de o
núcleo continuar sendo positivamente carregado. O modelo, com a descoberta e a inclusão do nêutron no núcleo, não alterou em
nada a distribuição dos elétrons nas camadas eletrônicas.
Vamos ver, na �gura a seguir, a representação esquemática do modelo atômico clássico de Bohr-Rutheford com as três partículas
representadas:
Prótons e nêutrons presentes no núcleo do átomo;
Elétrons nas camadas eletrônicas, em suas orbitais em torno do núcleo.
Partículas subatômicas (elétrons, prótons e nêutrons)
Já conhecendo a constituição do chamado modelo clássico do átomo — que possui três partículas subatômicas, os elétrons,
prótons e nêutrons , e as camadas eletrônicas, divididas em sete níveis de energia —, vamos de�nir as posições dessas partículas
no átomo e dar suas características quanto à massa e à carga elétrica.
 Composição do átomo. Fonte: Shutterstock.
Se observarmos os valores, as massas dos prótons são aproximadamente iguais às dos prótons, porém, tendo em vista a relação
da massa de um próton ou um nêutron com a massa dos elétrons, podemos dizer que a massa de um próton ou um nêutron é
aproximadamente 1.840 vezes maior. Isso signi�ca dizer que se colocássemos um próton ou um nêutron em uma balança antiga,
precisaríamos de quase 1.840 elétrons no outro lado da balança para equilibrar os lados.
Como essas partículas, nêutrons e prótons, são muito mais pesadas, isso explica, no modelo de Bohr-Rutheford, o fato de se
concentrarem no núcleo atômico.
Quanto às cargas elétricas:
Elétrons têm carga elétrica negativa: —1,6 × 10 C \
Prótons têm carga elétrica positiva: +1,6 × 10 C
Nêutrons não têm carga elétrica: 0 C
—19
—19
Com tais características e valores de cargas elétricas, vemos que há uma atração elétrica entre os prótons e os elétrons de
mesma intensidade, pois ambos têm o mesmo valor de carga elétrica. Porém, como a massa dos elétrons é muito menor, isso
possibilita que possuam uma mobilidade bem maior no átomo do que os prótons.
Observando essas características, vemos que o átomo de Bohr-Rutheford tem uma estabilidade entre os elétrons girando em
torno do núcleo que se mantém devido à atração elétrica entre os prótons (positivos) e os elétrons (negativos).
https://estacio.webaula.com.br/cursos/go0047/aula6.html
Eletrosfera
É a região em volta do núcleo atômico onde os elétronsdo
átomo são distribuídos de acordo com seu nível de energia.
Segundo o modelo clássico de Bohr-Rutheford, essa região
pode ser dividida em sete níveis energéticos, numerados do 1
a 7, sendo o nível 1 correspondente à camada eletrônica K, a
mais próxima do núcleo, e o nível 7 correspondente à camada
Q, a mais afastada do núcleo.
Resumindo:
Os elétrons nesta camada estão mais ligados ao átomo devido
à proximidade com o núcleo atômico; por isso, giram em torno
do núcleo com menos energia cinética. São mais ligados ao
átomo e apresentam menos movimento em volta do núcleo.
Os elétrons nessa camada estão menos ligados ao átomo por
estar mais afastados do núcleo atômico; por isso, giram em
torno do núcleo com mais energia cinética. São menos ligados
ao átomo e apresentam mais movimento em volta do núcleo.
Esse modelo de átomo clássico de Bohr-Rutheford é o que usamos para explicar diversos fenômenos físicos, como eletricidade,
formação de raios X, e emissões de radiações alfa, beta e gama, por exemplo.
Temos, nesse modelo, as partículas mais pesadas no centro do átomo, chamado de núcleo atômico, composto de prótons e
nêutrons. O núcleo do átomo tem carga elétrica positiva devido aos prótons, pois o nêutron não tem carga elétrica.
As partículas mais leves, os elétrons, ocupam a eletrosfera, girando nessa região em
camadas bem-de�nidas, e em quantidades por camadas também bem-de�nidas. Possuí um
total de 7 camadas, iniciando com a letra K e indo até a letra Q em ordem alfabética, da
camada mais próxima do núcleo (K) até a mais a afastada (Q). A eletrosfera é uma região do
átomo com carga elétrica negativa.
Atividade
1. Com base no modelo de átomo clássico de Bohr-Rutheford, é correto a�rmar que:
a) É divisível e possui duas regiões, núcleo e eletrosfera.
b) Como todos os outros, é indivisível e possui duas regiões, núcleo e eletrosfera.
c) É divisível e possui duas regiões, nuvem de prótons e núcleo.
d) É indivisível e possui duas regiões, nuvem de prótons e núcleo.
e) É divisível e possui apenas uma região, o átomo.
2. Com relação ao modelo atômico de Bohr-Rutheford, que dividiu o átomo em três partículas subatômicas (elétrons, prótons e
nêutrons), podemos a�rmar, com relação às suas cargas elétricas, que:
a) elétrons e prótons têm cargas elétricas diferentes, pois o próton é mais pesado e o nêutron não tem carga elétrica.
b) elétrons e prótons têm cargas elétricas iguais, mas de sinais trocados, e o nêutron não tem carga elétrica.
c) elétrons têm carga elétrica negativa; prótons e nêutrons têm a mesma carga elétrica.
d) elétrons e prótons têm cargas elétricas iguais e de mesmo sinal, e o nêutron não tem carga elétrica.
e) elétrons e prótons não têm cargas elétricas, e o nêutron tem carga elétrica.
3. Sobre a relação das massas dos prótons, nêutrons e elétrons, podemos a�rmar que:
a) As massas do elétron e do próton são muito próximas, e cada uma tem mais ou menos 1.837 vezes a massa do nêutron.
b) As massas do nêutron e do elétron são muito próximas, e cada uma tem mais ou menos 1.837 vezes a massa do próton.
c) As massas do nêutron e do próton são muito próximas, e cada uma tem mais ou menos 1.837 vezes a massa do elétron.
d) As massas do nêutron e do próton são muito diferentes, e cada uma tem mais ou menos 1.837 vezes a massa do elétron.
e) não há relação entre suas massas, pois o nêutron não tem carga.
4. Com relação à distribuição dos elétrons no átomo, é correto a�rmar que ocorre:
a) em camadas eletrônicas, em quantidades aleatórias.
b) no núcleo, de forma aleatória.
c) em uma única camada chamada eletrosfera.
d) no núcleo, em quantidades predefinidas.
e) em camadas eletrônicas, em quantidades máximas predefinidas.
5. Quais elétrons estão mais ligados ao átomo, e por qual motivo?
a) Os elétrons mais ligados são os da camada K, pois são os que estão mais próximos do núcleo, aumentando sua atração.
b) Os elétrons mais ligados são os da camada Q, pois são os que estão mais afastados do núcleo, aumentando sua atração.
c) Os elétrons mais ligados são os da camada L, pois são os que estão mais próximos do núcleo, aumentando sua atração.
d) Os elétrons que estão no núcleo.
e) Todos os elétrons têm a mesma atração.
Notas
Elétrons, prótons e nêutrons
Quanto a suas massas:
Elétrons: Menor partícula desse modelo atômico, sua massa é de: 9,109 × 10 kg;
Prótons: Têm a massa bem maior do que do elétron: 1,673 × 10 kg;
Nêutrons: Têm sua massa muito próxima à dos prótons: 1,675 × 10 kg.
—31
—27
—27
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Referências
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SANTIAGO, Elizeu. Criminalística Comentada.1. ed. Campinas, SP: Millennium, 2014, módulos 18, 28, 45.
TOCCHETTO, Domingos; STUMVOLL, Vitor. Criminalística.6. ed. Campinas, SP: Millennium, 2014, cap. 3.
Próxima aula
Núcleo atômico;
Energia de ligação dos elétrons orbitais;
Estabilidade do núcleo atômico.
Explore mais
Resumo da evolução dos modelos atômicos. Blog ENEM 2016 <//blogdoenem2014.blogspot.com/2014/08/resumo-da-
evolucao-dos-modelos-atomicos.html> ANDRADE, Antônio A. Resumo da evolução dos modelos atômicos. Blog ENEM
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Modelo atômico de Rutherford. InfoEscola <https://www.infoescola.com/quimica/modelo-atomico-de-rutherford/> . GOMES
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