O átomo é um dos elementos básicos que constituem toda a matéria conhecida. Decerto, a busca do homem pelo indivisível e pelo elementar levou os gregos a formularem a chamada hipótese atômica a qual dizia que deveria existir uma entidade elementar a qual não seria possível ser divida, a essa entidade fora dado o nome de átomo. Desde então diversos foram os cientistas que fizeram de suas vidas a busca e ao estudo dessas estruturas.
Atualmente, nós já temos modelos físicos e matemáticos suficientemente robustos para a descrição do átomo. Decerto, a ciência com bases na química e na física com bases nas estruturas matemáticas corretas conseguem fornecer um conjunto ferramental suficientemente preciso para que possamos descrever os átomos.
Nesse sentido, nesse artigo nós da MeuGuru trouxemos para você um artigo especial sobre o mundo dos átomos. Com efeito, nesse texto exploraremos um pouco sobre a história dos átomos até a descrição de alguns modelos atômicos que eram propostas teóricas para explicar o funcionamento dessas estruturas até então desvendarmos os mistérios das partículas subatômicas.
Um pouco da história do átomo
O átomo, isto é, a partícula indivisível que compõe a estrutura da matéria foi idealizada inicialmente na grécia antiga. De fato, os primeiros a pensar sobre tal ideia foram os Filósofos gregos antigos. Com efeito, o início desses estudos mapeiam esse início no século V a.C., através de Leucipo e Demócrito. propuseram a ideia de que a matéria era composta por partículas indivisíveis chamadas átomos. Eles acreditavam que os átomos eram eternos e infinitos em número, variando em forma e tamanho.
Posteriormente, por volta do século V a.C. encontra-se registros do filósofo grego Empédocles o qual propôs a Teoria dos quatro elementos: terra, água, ar e fogo. Com efeito, essa teoria guiava o pensamento a concepção para a ideia de que toda a matéria seria, de alguma forma, combinação desses quatro elementos.
Ao decorrer da história, em particular na Idade Média vimos as ideias atômicas de volta, no entanto, aqui elas vêm aliadas a práticas ocultistas. Com efeito, a Alquimia era a principal dessas práticas onde os alquimistas buscavam entender e desenvolver processos de transmutação da matéria em busca de elementos preciosos como o ouro. Ademais, outro desejo dos alquimistas era a busca pela pedra filosofal a qual seria um objeto físico capaz de dar vida eterna aos seus usuários.
Decerto, esses processos históricos que citamos já nos mostram que os homens tiveram forte interesse nos átomos e na compreensão da matéria. Nesse caminhar, cientistas e pesquisadores criaram os chamados modelos atômicos.
Os modelos atômicos
Os modelos atômicos constituem tentativas teóricas e experimentais de obter uma descrição sistemática e cientificamente válida para o átomo. Ademais, houveram diversos modelos atômicos que foram desenvolvidos ao longo da história os quais eram pensados frente as possibilidades e viabilidades técnicas, experimentais e ao conhecimento teórico alí existente. Nesse sentido, não é tão preciso dizer que os modelos mais antigos eram errados. Assim, devemos dizer que aqueles modelos eram imprecisos e careciam de bases científicas que levariam décadas para se desenvolver.
O átomo de Dalton
Teoria atômica moderna: No início do século XIX, o químico inglês John Dalton formulou a teoria atômica moderna. Ele propôs que os átomos eram esferas indivisíveis e indestrutíveis, cada elemento era composto por átomos de um único tipo e que as reações químicas envolviam a combinação, separação ou rearranjo dos átomos.
O átomo de Thomson
Descoberta do elétron: Em 1897, o cientista britânico J.J. Thomson descobriu o elétron através de seus experimentos com tubos de raios catódicos. Ele propôs o modelo do pudim de passas, no qual os elétrons estavam distribuídos em uma nuvem positiva, indicando que os átomos não eram indivisíveis.
Além disso, o modelo de Thomson deu uma forte contribuição para a ciência. Com efeito, ele foi responsável por fornecer a descoberta de uma partícula elementar o elétron. Decerto, ao passo que ele descobriu essa partícula houve uma grande mudança na ciência. Certamente, descobrir uma partícula dentro do átomo mostrou ao mundo que na verdade aquilo que achávamos que era indivisível na verdade escondia muitos outros segredos.
Então, na verdade o que chamamos hoje de átomo difere da concepção inicial dos gregos de átomo. Em verdade, hoje já temos o conhecimento e a noção de que há várias outras partículas dentro do átomo. Além disso, vemos ainda que já descobrimos a existência de partículas elementares a citar o próprio elétron é uma delas.
O modelo atômico de Rutheford e de Bohr
Posteriormente a Thomson temos os modelos de Rutheford e de Bohr. Com efeito, esses modelos seguem ainda as linhas de pensamento guiadas pela mecânica clássica e/ou semiclássica onde as primeiras ideias quânticas começam a ser incorporadas em seus formalismos.
Com efeito, Descoberta dos prótons e nêutrons: Nos anos seguintes, cientistas como Ernest Rutherford, James Chadwick e outros descobriram os prótons, que têm carga positiva, e os nêutrons, que não possuem carga elétrica. Essas partículas foram identificadas como componentes fundamentais do núcleo atômico.
Modelos atômicos posteriores: Após as descobertas dos elétrons, prótons e nêutrons, surgiram vários modelos atômicos subsequentes, como o modelo de Bohr, o modelo de mecânica quântica e o modelo atualmente aceito, conhecido como modelo de nuvem eletrônica, que descreve os elétrons como uma nuvem de probabilidade ao redor do núcleo.
A descrição do átomo de Schrödinger
Agora, vamos a descrição mais moderna do átomo. Então, agora que perpassamos um pouco sobre os avanços e sobre a história do átomo podemos avançar para a descrição mais precisa e moderna que conhecemos do átomo segue a teoria quântica. Decerto, além de nos fornecer várias ferramentas robustas para a descrição precisa dos átomos a mecânica quântica ainda é responsável por várias mudanças tecnológicas.
Entretanto, a possibilidade de se explicar com precisão a estrutura atômica é algo fascinante. Decerto, essa descrição segue as ideias da mecânica quântica onde os elétrons orbitam em torno do núcleo em regiões chamadas de orbitais eletrônicos. Por sua vez, esses orbitais podem ser obtidos numericamente pela solução da equação de Schrödinger. Entretanto, uma solução analítica (escrita e feita na mão) é possível apenas para o átomo de hidrogênio ou hidrogenoides uma vez que essa equação é extremamente complexa , assim requerendo o auxílio de supercomputadores.
Todavia, a solução do caso mais simples, pode se encontrar em qualquer livro de mecânica quântica introdutório ou mesmo em bons livros de física-matemática. De fato, resolver esse problema é coisa de gente grande gurunauta!. Entretanto, é com isso que temos o melhor resultado teórico possível.
Referências
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- BROWN, T. L. et al. Química: A Ciência Central. São Paulo: Pearson, 2017.
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