Como o átomo pode ser estável, isto é, como ele não se desintegra, possuindo um núcleo de carga positiva e elétrons de carga oposta? Se os elétrons de carga negativa estivessem parados, deveriam ser atraídos pelo núcleo, incorporando-se a ele; tal raciocínio estava de acordo com as leis da Eletrostática, uma vez que cargas elétricas de sinais opostos se atraem. Uma explicação natural para alguns cientistas era propor que o movimento dos elétrons deveria ser análogo ao movimento dos planetas em órbitas ao redor do Sol. Ora, mas com base nas leis do Eletromagnetismo, já conhecidas na época, elétrons em movimento irradiam energia continuamente. Com isso, o raio da órbita diminuiria, o que também levaria os elétrons a colidirem com o núcleo. Cálculos matemáticos indicam que isso ocorreria quase instantaneamente. Ou seja, as leis da Física Clássica (como é o caso das usadas na Eletrostática e no Eletromagnetismo) que são válidas para descrever o movimento e as interações elétricas e magnéticas de objetos "do mundo macroscópico”– é o caso dos raios que aparecem durante tempestades ou do funcionamento de um motor – não permitem explicar as interações entre as partículas subatômicas que constituem um átomo. Nesta etapa do curso de Química, vamos nos limitar a uma ideia simplificada dessas explicações, porque os modelos atômicos propostos após o de Rutherford só podem ser explicados com base na Mecânica Quântica. Um dos físicos responsáveis pelos estudos da Mecânica Quântica foi o dinamarquês Niels Bohr (1885-1962); ele complementou o modelo de Rutherford quanto ao movimento dos elétrons ao redor do núcleo. Para elaborar uma explicação relativa aos elétrons, esse cientista realizou experimentos sobre as várias radiações luminosas emitidas por um elemento químico; essa emissão acontece quando uma amostra contendo esse elemento recebe energia, seja por aquecimento, seja quando é submetido a descarga elétrica. Como os experimentos que realizou não podiam ser explicados pela Física Clássica, Bohr elaborou uma série de postulados válidos para o elétron do átomo de hidrogênio; entre os pontos que ele admitiu como verdadeiros para justificar o que ocorria com os elétrons de um átomo, podemos citar: ▸▸ um elétron gira ao redor do núcleo em órbita circular; ▸▸ um átomo possui um número limitado de órbitas que se diferem umas das outras pelo raio; ▸▸ enquanto um elétron permanece em movimento em uma órbita, não emite nem absorve energia; ▸▸ cada uma dessas órbitas é caracterizada por determinada energia. A estabilidade do átomo foi justificada, portanto, por um modelo em que os elétrons giram ao redor do núcleo em camadas eletrônicas ou níveis de energia. O conjunto do trabalho dos dois cientistas, um que introduziu o modelo nuclear do átomo e outro que explicou a configuração dos elétrons, deu origem ao modelo de Rutherford-Bohr.
Eletrostática: parte da Eletricidade, é o campo da Física que estuda as propriedades e o comportamento de cargas elétricas em repouso, ou o equilíbrio de corpos que possuem carga elétrica, ou que são eletrizados. Eletromagnetismo: campo da Física que estuda a relação entre a eletricidade e o magnetismo. Mecânica Quântica: parte da Física iniciada com os estudos de Max Planck (1858-1947) em 1900, que tem por base o fato de os constituintes atômicos ora se comportarem como partículas, com massa e dimensões definidas, ora se manifestarem como ondas, semelhantes às que constituem a luz. Postulado: proposição que, apesar de não provada ou demonstrada, é tomada como ponto de partida para desenvolver um raciocínio matemático ou uma teoria científica. Com base nesses postulados, Bohr conseguiu explicar os resultados experimentais que obtivera.
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A questão não respondida por Rutherford e o modelo de Rutherford-Bohr
Cores fantasia, sem escala.
Fonte: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5b/Atome_de_ Rutherford.png>. Acesso em: 31 jan. 2016.
Modelo de Rutherford-Bohr. Capítulo 4 Estrutura atômica: conceitos fundamentais
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