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Modelos atômicos II

John Dalton (1766 – 1844)

Como você viu no tópico anterior, a ânsia de saber a origem de tudo que existe no mundo, como tudo se formou, acompanha o homem há séculos, e é essa ânsia que impulsionou pensadores de todas as épocas a dedicarem suas vidas ao estudo e pesquisa dessa origem. Albertin Einstein dizia que antes de procurar respostas era necessário saber elaborar as perguntas certas, e que era necessário que soubéssemos perguntar como crianças, já que elas, ainda descobrindo as coisas mais elementares do mundo, não carregavam ideias pré-concebidas ou modelos pré-determinados. Não é atoa que o menino prodígio, John Dalton, já substituía seu professor aos 12 anos de idade na Quaker’s School de Springfield. 

Provavelmente a primeira palavra que lhe vem à cabeça ao ouvir o nome de Dalton é “daltônico” ou “daltonismo”. Qualquer semelhança não é mera coincidência! Entre outras coisas, Dalton foi quem estudou e descreveu a anomalia visual que causa distorção na percepção das cores (chamada daltonismo, em homenagem ao estudioso), doença da qual ele mesmo era vítima. 

Mas o que nos interessa aqui são suas pesquisas sobre a constituição da matéria, que o levaram a elaborar um primeiro modelo atômico científico, já que, antes dele, o modelo atômico pensado por Demócrito e Leucipo era baseado apenas em observações filosóficas, sendo o de Dalton o primeiro a ter como base a análise experimental. 

Por meio de pesagens minuciosas e do estudo de muitas reações químicas, Dalton pode concluir que, assim como supunham Demócrito e Leucipo, a matéria era mesmo composta de inúmeras partículas menores, os átomos. 

Dalton manteve a ideia dos gregos de que essas partículas eram indivisíveis e acrescentou que elas seriam esféricas, maciças e neutras (a semelhança dessa descrição com uma bola de bilhar fez com que o modelo de Dalton ficasse conhecido como “o modelo da bola de bilhar”). 

Segundo acreditava o cientista, existia um número finito de átomos na natureza, sendo os diferentes materiais originados pela composição de átomos iguais ou distintos. Isso mesmo, para esse pensador, tudo que havia no mundo não passava de uma combinação de átomos. 

Nessa mesma linha de raciocínio, Dalton conlcuiu que o que ocorre nas reações químicas é um rearranjo de átomos, ou seja, os átomos mudariam suas posições relativas, mas permaneceriam intactos. Além disso, o pesquisador acreditava que as massas, bem como outras características, era o que distinguia os elementos um dos outros. 

Hoje temos conhecimento de que nem todas as afirmações de Dalton estavam corretas. Já sabemos, por exemplo, que o átomo pode sim ser dividido em partículas ainda menores. Também sabemos da existência dos isótopos (átomos do mesmo elemento químico que apresentam números de massa diferentes). Contudo, suas pesquisas, apesar de não totalmente acertadas, foram essenciais para o desenvolvimento da química atomística e para as descobertas posteriores. 

Agora, vamos continuar passeando pelos séculos e vendo como as pesquisas que nos levaram à ideia de átomo que temos hoje foram se desenvolvendo. O próximo modelo atômico que veremos é o de Thomson.

Joseph John Thomson (1856 - 1940)

Antes de começarmos a falar de Thomson, é justo apresentar alguns pesquisadores que contribuíram para que ele chegasse ao seu modelo atômico.

Se a ideia de “eletrização” lhe parece algo relativamente novo, você vai se surpreender com a desenvoltura do filósofo grego Tales de Mileto. No século VI a.C., Tales percebeu que ao atirar um bastão de resina de âmbar com pele de animal ou com um tecido o âmbar passava a atrair pequenos objetos bem leves, tais como, palha e folhas secas. É dessa experiência, realizada há tantos séculos, que tomamos o termo “eletrecidade”, que vem da palavra grega elektron, que significa “âmbar”.

O que aconteceu com o bastão de Tales de Mileto pode ser explicado pela ideia de que a matéria seria um corpo constituído de partículas elétricas que, no estado normal dessa matéria, seriam neutralizadas umas pelas outras, mas que, na ocorrência de atrito, tais partículas teriam a tendência de migrar para outros corpos, eletrizando-os.

Muitos séculos mais tarde, os raios que vocês costumam ver nas tempestades e que podem queimar seus aparelhos plugados nas tomadas levaram os pesquisadores a investigar a descarga elétrica em gases, realizando experimentos que em muito cooperaram para que Thomson formulasse seu modelo atômico.
Em 1854, Geissler realizou um experimento utilizando um cubo de vidro com um gás em baixíssima pressão e dois eletrodos circulares nas extremidades. Geissler aplicou uma carga elétrica de alta voltagem no cubo e observou que uma luz, cuja cor dependia do gás utilizado, era emitida de ponta a ponta do cubo. É assim que funcionam os letreiros de neon (gás muito rarefeito) e as lâmpadas fluorescentes. 

Em 1875, o químico e físico inglês William Crooks colocou gases a baixíssima pressão em ampolas de vidro e submeteu-os a uma descarga elétrica de voltagem elevadíssima. Verificou-se algumas emissões de raios. Em seguida, Crooks percebeu que quando esses raios eram submetidos a um campo elétrico externo e uniforme alimentado por duas placas planas e paralelas carregadas, esses raios se desviavam na direção da placa carregada positivamente. Esse experimento levou o cientista a concluir que tais raios eram negativos. Devido a isso, esses raios foram denominados raios catódicos (*cátodo: eletrodo onde ocorre a redução – ganho de elétrons – em uma fonte elétrica). 

O curioso é que este desviu acontecia sempre da mesma maneira, qualquer que fosse o gás. Essa constatação levou os cientistas à suposição de que os raios catódicos eram formados por pequeníssimas partículas negativas e que essas partículas existiriam em toda e qualquer matéria. Neste momento, passava a surgir pela primeira vez a ideia de que existem partículas ainda menores que os átomos.

Em 1886, Eugen Goldstein complementou o experimento com os raios catódicos. Por terem perdido elétrons na descarga elétrica, Goldstein supôs que o resto dos átomos do gás da ampola estaria carregado positivamente. Para provar essa ideia, Goldstein submeteu este resto de átomos a um campo elétrico ou magnético. A partir do movimento das partículas diante do campo era possível comprovar que elas tinham carga positiva. A esses raios carregados positivamente Goldstein chamou raios anódicos. Esse experimento levou os cientistas a pensarem na possível existência de outra partícula menor que o átomo, que teria carga positiva e intensidade igual à do elétron: o próton.

Mas é, finalmente, em 1903 que Thomson, a fim de explicar todos esses fenômenos estudados anteriormente, e, claro, à luz deles, elabora um novo modelo atômico, já que o de Dalton não cotemplava as descobertas sobre as partículas negativas e positivas.

Em 1897, Thomson demonstrou que os raios catódicos podiam ser interpretados como um feixe de partículas carregadas e atribuiu, arbitrariamente, a essas partículas um valor negativo, chamando-as de elétrons. 

Baseado neste conceito e nas descobertas de seus antecessores a respeito da existência de cargas positivas e negativas, Thomson propõe que o átomo seria uma esfera carregada positivamente na qual estariam imersos os elétrons. Este modelo ficou conhecido como “pudim de passas”, já que podemos fazer uma analogia entre a massa do pudim e a esfera positiva, e entre as passas e os elétrons. 

A partir de então, a comunidade científica passou a admitir que o átomo podia sim ser dividido e que toda matéria tem uma natureza elétrica.

Pesquisas posteriores mostraram que a maneira de estrurar o átomo eleborada por Thomson não estava totalmente correta. Veja, no próximo tópico, os desdobramentos pelos quais passaram os modelos atômicos para que chegássemos à estrura do átomo tal como a conhecemos hoje.

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