"Imagem retirada de http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-bio.html"
O Átomo Impossível
Os problemas com o
modelo do átomo de Rutherford foram resolvidos de uma forma surpreendente pelo
jovem físico dinamarquês Niels Bohr, em 1912. Com efeito, Bohr dizia:
"Aqui estão algumas leis que parecem impossíveis, porém elas realmente
correspondem ao modo como os sistemas atômicos parecem funcionar, de forma que
vamos usá-las.
Bohr começou por
presumir que os elétrons em órbita não descreviam movimento em espiral em
direção ao núcleo. Isto contradizia tudo que se conhecia de eletricidade e
magnetismo, mas adaptava-se ao modo pelo qual as coisas aconteciam.
Nesta ocasião Bohr
determinou suas duas leis para o que realmente ocorre.
·
Primeira Lei: Que o elétron no átomo somente podia
mover-se em determinadas órbitas, correspondentes a certas energias de ligação,
E1, E2, E3, ... En a que
chamou de estados estacionários, nos quais, ainda que o elétron se
movesse, não emitia radiação.
Embora a figura mostre apenas as cinco primeiras
órbitas, não existe limite para o número de órbitas teoricamente possíveis.
Órbitas de Bohr:
"Imagem retirada de http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/modelo-atomico-de-bohr/modelo-atomico-de-bohr-1.php"
Entretanto, as
órbitas extremamente distantes, tais como a décima, a vigésima ou a centésima
órbita, são improváveis. É bastante provável que um elétron em uma órbita
distante fosse perdido pelo átomo. Em outras palavras outro átomo o
arrebataria, ou uma onda de energia eletromagnética o deixaria a esmo como um
"elétron livre" movendo-se através do espaço entre os átomos. Por
conseguinte, as órbitas mais importantes, aquelas que desempenham um papel
principal na produção do espectro linear de um átomo, são as órbitas mais
internas.
·
Segunda Lei:. Em circunstancias apropriadas, o
elétron podia passar de um estado estacionário a outro. Por exemplo, quando se
submete um átomo a uma descarga elétrica, dando-lhe energia, o elétron pode
absorver esta energia E1 passando a estados energéticos
mais elevados E2, E3 etc.
Se o átomo adquire energia suficiente o elétron pode chegar a ser separado do átomo, ficando este ionizado. Em caso contrario, se o elétron passa de uma órbita de maior energia para outra de menor energia, como consequência da transição, emitirá radiação.
Se o átomo adquire energia suficiente o elétron pode chegar a ser separado do átomo, ficando este ionizado. Em caso contrario, se o elétron passa de uma órbita de maior energia para outra de menor energia, como consequência da transição, emitirá radiação.
Em outras palavras,
os elétrons saltam de uma órbita permitida para outra à medida que os átomos
irradiam ou absorve energia. As órbitas externas do átomo possuem mais energia
do que as órbitas internas. Por conseguinte, se um elétron salta da órbita 2
para a órbita 1, há emissão de luz, por outro lado, se luz de energia adequada
atingir o átomo, esta é capaz de impelir um elétron da órbita 1 para a órbita
2. Neste processo, a luz é absorvida.
"Imagem retirada de http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/modelo-atomico-de-bohr/modelo-atomico-de-bohr-1.php"
A linha vermelha no espectro atômico é causada por
elétrons saltando da terceira órbita para a segunda órbita.
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linha azul no espectro atômico é causada por elétrons saltando da quinta órbita para a segunda órbita.
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A linha violeta
mais brilhante no espectro atômico é causada por elétrons saltando da sexta órbita para a segunda órbita.
O comprimento de onda guarda relação com a energia.
Os menores comprimentos de onda de luz significam vibrações mais rápidas e
maior. Observe que todos os saltos na figura são de órbitas de maior nível para
a órbita 2. O salto de mais baixa energia é o da terceira órbita para a
segunda, e este salto produz a linha vermelha a 6,563 Ângstron. Finalmente,
existe uma série de linhas na extremidade violeta do espectro, produzida por
elétrons que saltam de órbitas externas distantes para a Segunda órbita.
O modelo de Bohr representa os níveis atómicos de
energia, como níveis discretos de energia, em analogia com as órbitas dos
planetas em torno do Sol, isto é, cada elétron descreve uma órbita própria e
bem definida, a que corresponde uma distância bem definida relativamente ao
núcleo atómico, e, consequentemente, um valor bem definido de energia.
Regras a considerar a aplicação do modelo de Bohr a átomos polielectrónicos
1ª) O número de elétrons por nível de energia, ou camada eletrônica, pode ser obtido através da relação 2n2, n= 1,2,3,...,em que n é o número quântico proncipal, que traduz o nível de energia em que os elétrons se encontram.
2ª) No primeiro nível de energia o número máximo de elétrons é 2.
3ª) No último nível de energia só podem existir, no máximo, 8 elétrons de valência, exceto se o último nível concidir com o primeiro, e aí, o número máximo de elétrons é 2.
A consolidação do modelo
A consolidação e aceitação internacional do modelo de Bohr foi aumentando na medida em que resultados experimentais eram progressivamente relatados por outros cientistas. O primeiro deles é o que deu origem à lei de Moseley: a frequência dos raios-X varia com o quadrado do número atômico Z do elemento que os emite. Outro trabalho experimental que deu suporte ao modelo de Bohr foi realizado por Franck e Hertz, que descobriram a lei que governa a colisão de um elétron com um átomo e demostraram ser verdadeira a hipótese de Bohr sobre os estados estacionários.
Apesar do valor extraordinário da teoria de Bohr, esta não foi capaz de explicar inúmeros problemas importantes como, por exemplo, a causa de transições entre certos estados estacionários não ocorerrem nunca, ou melhor dizendo serem proibidas.
De acordo com Heisenberg, a teoria de Bohr falha, porque as idéias fundamentais em que se baseia: órbitas estacionárias, validez das leis clássicas do movimento etc, não podem ser postas a prova sem cair em graves contradições.
Abaixo segue um vídeo com a explicação do modelo:
Regras a considerar a aplicação do modelo de Bohr a átomos polielectrónicos
1ª) O número de elétrons por nível de energia, ou camada eletrônica, pode ser obtido através da relação 2n2, n= 1,2,3,...,em que n é o número quântico proncipal, que traduz o nível de energia em que os elétrons se encontram.
2ª) No primeiro nível de energia o número máximo de elétrons é 2.
3ª) No último nível de energia só podem existir, no máximo, 8 elétrons de valência, exceto se o último nível concidir com o primeiro, e aí, o número máximo de elétrons é 2.
A consolidação do modelo
A consolidação e aceitação internacional do modelo de Bohr foi aumentando na medida em que resultados experimentais eram progressivamente relatados por outros cientistas. O primeiro deles é o que deu origem à lei de Moseley: a frequência dos raios-X varia com o quadrado do número atômico Z do elemento que os emite. Outro trabalho experimental que deu suporte ao modelo de Bohr foi realizado por Franck e Hertz, que descobriram a lei que governa a colisão de um elétron com um átomo e demostraram ser verdadeira a hipótese de Bohr sobre os estados estacionários.
Apesar do valor extraordinário da teoria de Bohr, esta não foi capaz de explicar inúmeros problemas importantes como, por exemplo, a causa de transições entre certos estados estacionários não ocorerrem nunca, ou melhor dizendo serem proibidas.
De acordo com Heisenberg, a teoria de Bohr falha, porque as idéias fundamentais em que se baseia: órbitas estacionárias, validez das leis clássicas do movimento etc, não podem ser postas a prova sem cair em graves contradições.
Abaixo segue um vídeo com a explicação do modelo:
"Filme retirado de http://www.youtube.com/watch?v=DC3yLdHEe7k"
Referências:
1. Atkins, P.; Loretta, J. Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente. 2 ed. Porto Alegre: Bookman, 2001.
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