A teoria atômica é uma teoria científica da natureza da matéria. A teoria atômica afirma que a matéria é composta de unidades chamadas átomos.
A teoria atômica começou como um conceito filosófico na Grécia antiga. Um átomo era então considerado uma entidade indivisível. A palavra átomo origina-se do adjetivo grego antigo atômico, que significa "indivisível".
A partir do século 19, os cientistas começaram a experimentar e desenvolver teorias científicas.
No início do século 20, os físicos descobriram que o "átomo indivisível" é na verdade um conglomerado de diferentes partículas subatômicas ( elétrons, prótons e nêutrons).
A física de partículas é o campo científico que estuda as partículas subatômicas. Nesse campo, os físicos esperam descobrir a verdadeira natureza fundamental da matéria.
O que John Dalton descobriu sobre o átomo?
John Dalton desenvolveu a lei das proporções múltiplas e mais tarde propôs um primeiro modelo atômico científico: a teoria atômica de Dalton.
Perto do final do século 18, surgiram duas leis sobre reações químicas, sem referência à noção de teoria atômica:
Lei da Conservação da Massa (Antoine Lavoisier, 1789), que afirma que a massa total em uma reação química permanece constante.
Lei das proporções definidas (Joseph Louis Proust, 1799). Esta lei estabelece que, se um composto se decompõe em seus elementos constituintes, as massas dos compostos constituintes sempre terão as mesmas proporções.
Lei de múltiplas proporções
John Dalton estudou ambas as leis e desenvolveu a lei das proporções múltiplas:
"Se dois elementos podem se combinar para formar uma série de compostos, a proporção de massa do segundo elemento que se combina a uma massa fixa do primeiro elemento será uma proporção de pequenos inteiros."
Modelo atômico Dalton
Dalton propôs que cada elemento químico era composto de átomos de apenas um tipo. Embora não possam ser modificados quimicamente ou destruídos, eles podem se combinar para formar estruturas (moléculas) mais complexas.
Dalton chegou a essas conclusões empiricamente e seguindo um método científico. Portanto, esta foi a primeira teoria verdadeiramente científica do átomo.
A teoria atômica de Dalton é baseada nas seguintes afirmações:
A matéria é composta de átomos, que são partículas indivisíveis e indestrutíveis.
Todos os átomos do mesmo elemento químico são iguais em massa e propriedades e diferentes dos átomos de qualquer outro elemento.
Os compostos são formados por combinações de átomos de diferentes elementos.
A descoberta de partículas subatômicas
Em 1897, JJ Thomson descobriu o elétron:
O átomo não era a menor partícula de um elemento.
Thomson sugeriu que os átomos eram divisíveis, com outros elementos constituintes.
Descoberta do núcleo atômico
Em 1909, Rutherford descobriu que a maior parte da massa e da carga positiva do átomo estão concentradas em uma fração muito pequena de seu volume em uma área que ele presumiu estar no centro.
Essa descoberta levou Rutherford a propor um modelo atômico planetário no qual uma nuvem de elétrons envolve um núcleo pequeno, compacto e carregado positivamente.
O modelo quântico do átomo
A teoria quântica revolucionou a física no início do século 20, quando Max Planck e Albert Einstein postularam que a energia da luz é emitida ou absorvida em quantidades discretas conhecidas como quanta.
O modelo planetário anterior apresentava duas deficiências significativas:
Ao contrário dos planetas, os elétrons são partículas carregadas. Uma carga elétrica do acelerador é conhecida por emitir ondas eletromagnéticas. Uma partícula em órbita deve perder energia constantemente e espiralar em direção ao núcleo, colidindo com ele em uma fração de segundo.
O modelo planetário não poderia explicar os espectros de emissão e absorção dos átomos observados.
Teoria atômica de Bohr
Em 1913, Niels Bohr desenvolveu o modelo atômico de de Bohr: “os elétrons só podem girar em torno do núcleo em uma determinada órbita circular com o momento angular e a energia de distância fixa do núcleo (ou seja, alcance) é proporcional à energia. "
Nesse modelo, um elétron não pode entrar no núcleo, pois não pode perder energia de forma contínua; Em vez disso, ele só poderia realizar saltos quânticos instantâneos entre níveis de energia fixos.
O que é dualidade onda-partícula?
Em 1924, Louis de Broglie afirmou que todas as partículas em movimento exibiam alguma forma de onda.
A equação de Schrödinger (1926) descreve um elétron como uma onda em vez de uma partícula pontual. Em vez disso, Max Born sugeriu que a função de onda de Schrödinger pudesse ser usada para calcular a probabilidade de encontrar um elétron em qualquer lugar ao redor do núcleo.
Ambas as teorias introduziram a ideia da dualidade onda-partícula: "O elétron pode exibir propriedades de comprimento de onda e partícula."
Princípio da incerteza de Heisenberg
Uma consequência da descrição dos elétrons como ondas é a impossibilidade matemática de calcular simultaneamente a posição e o momento de um elétron.
Isso ficou conhecido como o princípio da incerteza de Heisenberg (Werner Heisenberg, 1927). Este princípio invalidou o modelo de Bohr com suas órbitas circulares claras e claramente definidas.
Como é o modelo atômico moderno?
O modelo moderno do átomo descreve as posições dos elétrons em um átomo em termos de probabilidades.
Um elétron pode ser encontrado a qualquer distância do núcleo, mas, dependendo de seu nível de energia, ocorre com mais frequência em algumas regiões ao redor do núcleo do que em outras; Esse padrão de probabilidade é chamado de orbital atômico.
