ESTRUTURA DA MATÉRIA
Átomo
Teoria Atómica
A hipótese de uma partícula indivisível, substancial à matéria, foi lançada pela primeira vez na
Grécia Antiga por Demócrito, que foi desacreditado pelos seguidores de Aristóteles. Séculos
depois Dalton formulou a primeira teoria atômica, na qual afirmava que o átomo era a menor
partícula existente, sendo indivisível e indestrutível.
Depois de Dalton, várias teóricos tentaram explicar o átomo, sua estrutura e interação com o
meio. O desenvolvimento científico provou que, apesar de a palavra átomo significar “indivisível”,
hoje sabemos que existem diversas partículas subatômicas, ou seja, partículas intrínsecas ao
átomo, como quarks, léptons e mésons.
O que é átomo?
Átomo é a partícula microscópica que é base da formação de toda e qualquer substância.
Por muito tempo, acreditou-se que ele era a menor parte da matéria, o indivisível. Tanto que a
palavra átomo provém do grego e significa aquilo que não se parte.
No decorrer dos anos, foram formuladas teorias atômicas, cada uma delas com uma estrutura
atômica diferente. A evolução dessas teorias foi agregando à composição do átomo partículas
ainda menores, como os prótons e elétrons. Hoje, apesar de se manter o nome átomo, já
sabemos que não se trata de um elemento indivisível e que existem outras partículas menores,
chamadas de partículas subatômicas.
Estrutura do átomo
A última teoria atômica aceita foi o modelo atômico de Schrodinger, que propõe que o
átomo é composto por um núcleo, onde se encontram os prótons (partículas positivas) e os
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nêutrons (partículas sem carga), rodeados por uma nuvem de elétrons (partículas negativas)
chamada
eletrosfera, que se mantém conectada ao núcleo por força eletromagnética. Uma exceção a essa
estrutura são os hidrogênios, que não têm nêutrons, e os cátions desse elemento não possuem
elétrons.
Existem ainda as partículas fundamentais chamadas quarks, que compõem os prótons e nêutrons.
Essas partículas fundamentais organizam-se formando outras partículas maiores. O próton
é formado por dois quarks up e um quark down, além dos glúons, que é outro de tipo de partícula
subatômica e mediador das forças que unem os quarks. O nêutron, por sua vez, é formado por
um quark up e dois quarks down mais os glúons.
Propriedades do átomo

Raio atômico: é a distância entre o elétron na camada mais externa da eletrosfera e o
núcleo do átomo. Para se determinar o tamanho do átomo, foi estabelecido que a
eletrosfera organiza-se de forma circular em torno do núcleo, o que possibilita estipular
um raio atômico. Constatou-se que esse raio que mede toda a eletrosfera do átomo é 10
mil vezes maior que o seu núcleo. Pode haver variações nessas medidas, pois o raio
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atômico de cada espécie contrai ou expande conforme posicionamento, interações
externas e campos energéticos.


Massa atômica: é a somatória da massa dos elementos que compõem o átomo. Como o
elétron tem massa desprezível (muito pequena), a massa de um átomo é composta pelos
nêutrons e prótons. Na tabela periódica, a informação de massa é dada logo abaixo do
símbolo de cada elemento. A unidade de medida é u (unidade de massa) ou g/mol. O
valor estipulado para u tem como referência o carbono-12 – um isótopo muito abundante
do carbono – e equivale a massa de um doze avos do átomo de carbono-12, que é
1,66054.10-24g.

Número atômico: representado pela letra P ou Z, é a quantidade de prótons existentes
no núcleo de uma espécie atômica. Ele distingue um átomo do outro e é a propriedade
atômica utilizada para ordenar os elementos na tabela periódica. A informação sobre o
número de prótons de um elemento é disponibilizada na tabela periódica: fica acima do
símbolo cada átomo.

Radioatividade: alguns átomos, como o urânio (U) e o césio (Cs), possuem propriedades
radioativas, que é a capacidade de emitir naturalmente energia em forma de partículas e
onda (alfa, beta ou gama), acarretando o fenômeno do decaimento radioativo, que é a
transformação de um átomo radioativo em outro elemento mais estável.
Semelhança atômica
Semelhança atômica é o agrupamento de elementos de acordo com as características em
comum, como número de massa, prótons, nêutrons e carga elétrica. A massa atômica é dada pela
somatória do número de prótons e nêutrons (A=Z+N), e a carga elétrica de um elemento no
estado natural é igual ao número atômico. De acordo com a semelhança atômica, os átomos
podem ser classificados em isótopos, isóbaros, isótonos e isoeletrônicos.

Isótopos: é uma classificação dada às espécies atômicas que podem apresentar diferentes
massas. Sendo assim, o número de prótons mantém-se, mas os nêutrons e a massa
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atômica variam. Esse é o caso do carbono-12 ( 126C ), carbono-13 (136C) e carbono-14
(14C6). Perceba que os três carbonos possuem seis prótons, mas a massa varia e,
consequentemente, o número de nêutrons.

Isóbaros: são diferentes átomos que apresentam o mesmo número de massa. Nesse caso,
o número atômico varia, pois se trata de substâncias diferentes, mas o número de massa
é igual. Exemplos: nitrogênio (147N) e carbono-14 (14C6).

Isótonos: átomos com o mesmo número de nêutrons, mas com número atômico e de
massa diferentes. Exemplos: berílio (104Be) e boro (115B).

Isoeletrônicos: são os elementos que possuem mesma carga elétrica, em estado natural
ou iônico (quando há ganho ou perda de elétrons). Exemplos: íons sódio (11Na+), oxigênio
(8O2-) e neônio (10Ne). Perceba que os três elementos possuem 10 elétrons. No caso do
sódio ionizado, houve a retirada de 1 elétron, portanto, dos 11 que havia na sua
eletrosfera, restaram 10. O oxigênio, em seu estado fundamental, tem 8 elétrons, mas o
íon O2- recebe 2 elétrons, ficando, portanto, com carga elétrica igual a 10. O neônio já
possuía 10 elétrons em seu estado natural.
História do átomo
No começo de tudo, quando se pensou em estudar a base de todas as coisas, uma corrente de
filósofos da Grécia Antiga acreditava que os elementos responsáveis pela formação do Universo
e de tudo que nele existe eram água, terra, ar e fogo.
Ainda na Grécia Antiga, pouco tempo depois, a expressão átomo foi aplicada aos estudos de
Demócrito (460 a.C – 370 a.C.), cientista, matemático e filósofo. Para ele, o átomo era a menor
parte de toda a matéria existente. Demócrito deu continuidade à teoria atomística, trabalho
iniciado por seu mestre, Leucipo.
A tese desenvolvida por Demócrito defendia que toda matéria era formada por pequenas,
indivisíveis e indestrutíveis partículas. Ela não foi bem aceita pelos estudiosos, e o assunto só
foi retomado séculos depois, com a ascensão da Ciência Moderna, no início do século XVIII.
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O
químico inglês John Dalton é considerado o pai da teoria atômica moderna.
Em 1803, John Dalton, considerado o pai da teoria atômica moderna, finalizou seu trabalho
sobre a absorção dos gases, o qual foi de fundamental importância para o desenvolvimento do
estudo do átomo. De acordo com Dalton, o átomo era a única explicação plausível para o
comportamento dos gases que ele estudava.
Após constatar a existência de uma partícula formadora de toda a matéria, diversas hipóteses
foram lançadas. Segundo Dalton, haveria uma espécie de átomo com diferentes propriedades
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para cada elemento químico. O desafio da ciência nas últimas décadas do século XIX foi
identificar essas espécies atômicas.
Modelos atômicos
→ Modelo atômico de Dalton
Entre 1803 e 1807, Dalton propôs o primeiro modelo atômico, a primeira hipótese de como seria
a estrutura de um átomo. Para ele, o átomo era a menor parte da matéria e não poderia mais ser
dividido. Assim, seria uma partícula esférica, maciça, indivisível e indestrutível. O modelo atômico
de Dalton ficou conhecido como “bola de bilhar”.
→ Modelo atômico de Thomson
No séc. VI a.C., o filósofo Tales de Mileto já havia constatado experimentalmente a existência de
elétrons. Mas só em 1897 Thomson concluiu, por meio de um experimento com tubos de raios
catódicos, a existência de partículas menores que o átomo e carregadas com carga elétrica
negativa. Foi nesse momento que foi descoberta a primeira partícula subatômica: o elétron.
A partir dessa descoberta, foi necessária a criação de um novo modelo, e foi Joseph John Thomson
que propôs o modelo atômico formado por uma esfera de cargas positivas com
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elétrons espalhados em sua superfície. Esse modelo ficou conhecido como “modelo do pudim de
passas”.
→ Modelo atômico de Rutherford
Em 1911 Rutherford lançou uma nova teoria atômica, contestando a estrutura proposta por
Thomson. Hans Geiger e Ernest Marsden foram precursores do modelo atômico proposto por
Rutherford.
Supervisionado por Rutherfod, Marsden realizou, em 1909, o experimento da folha de ouro, no
qual foi feita uma emissão radioativa de partículas alfa em uma folha de ouro. Com isso, foi
observado que muitas partículas atravessavam a folha, mas algumas eram refletidas ou desviadas.
A conclusão foi que o núcleo do átomo possuía carga positiva e estava rodeado por elétrons de
carga negativa.
Rutherford concluiu também que praticamente toda a massa do átomo estaria concentrada no
núcleo, que, mesmo assim, em questões dimensionais, seria muito pequeno em relação ao átomo
como um todo.
Na proposta atômica de Rutherford, havia um ponto que entrava em conflito com a física
clássica: o movimento infinito dos elétrons em torno do núcleo atômico. De acordo com a teoria
do eletromagnetismo, as partículas com carga negativa que orbitam o núcleo perderiam energia
de movimento e iriam, progressivamente, caindo de forma espiralada de encontro com o núcleo.
Essa foi a falha no modelo atômico de Rutherford.
Niels Bohr, aluno e colega de trabalho, além de admirador da teoria criada pelo seu mentor,
utilizando-se dos estudos quânticos de Albert Einstein e da teórica quântica da energia de Max
Planck, aprimorou o trabalho de Rutherford.
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→ Modelo atômico de Rutherford-Bohr
O modelo atômico de Rutherford-Bohr propõe níveis de energia para explicar a distribuição
eletrônica do átomo. De acordo com Bohr, a eletrosfera de um elemento é formada por camadas,
e as camadas mais distantes do núcleo são as mais energizadas. Os elétrons giram em órbitas
fixas, e só existe mudança de orbital ou retirada de elétrons se o átomo for submetido a uma
energia externa.
Ainda segundo Bohr, quando um elétron recebe quantum (energia, que pode ser em forma de
luz, calor, eletricidade), ele tende a ir para uma camada mais externa, liberar a energia
em fótons (luz) e retornar à camada de origem. Esse processo é chamado de salto quântico ou
salto energético. Bohr descobriu também a existência de uma partícula sem carga que compunha
o núcleo do átomo juntamente aos prótons: os nêutrons.
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