Durante o século 20, o homem conquistou o "poder do átomo". Criamos bombas atômicas e geramos eletricidade por meio da energia nuclear. Nós, até mesmo, dividimos o átomo em pedaços menores chamados de partículas subatômicas.
Mas o que é um átomo exatamente? Do que ele é feito? Qual é sua aparência? A busca da estrutura do átomo uniu muitas áreas da química e da física naquela que talvez tenha sido uma das maiores contribuições da ciência moderna.
O que é um átomo? O legado dos tempos antigos através do século XIX
A idéia do átomo foi estabelecida pela primeira vez por Demócrito em 530 a.C. Em 1808, um professor e cientista inglês chamado John Dalton propôs a teoria atômica moderna. A teoria atômica moderna afirma simplesmente o seguinte:
· todos os elementos são compostos de átomos;
· todos os átomos de um elemento são
· os átomos de elementos diferentes são diferentes (tamanho, propriedades
· os átomos de diferentes elementos podem se juntar e formar compostos;
· nas reações químicas, os átomos não são criados, destruídos ou alterados;
· em qualquer composto, os números e tipos de átomos continuam os mesmos .
A teoria atômica de Dalton formou a base da química naquela época. Dalton imaginou os átomos como pequenas esferas com ganchos. Por meio desses ganchos, um átomo poderia se combinar com outro em proporções definidas. Mas alguns elementos poderiam se combinar para criar compostos diferentes (por exemplo, hidrogênio + oxigênio criam água ou peróxido de hidrogênio). Por isso, Dalton não conseguia definir a quantidade de cada átomo nas moléculas de cada substância específica. A água tinha um oxigênio com um hidrogênio ou um oxigênio com dois hidrogênios? Esse problema foi resolvido quando os químicos descobriram como pesar os átomos.
A estrutura do átomo: a ciência do início do século XX
Para conhecer a estrutura do átomo, precisamos saber o seguinte:
· quais são as partes do átomo;
· como é a organização dessas partes;
Ao final do século XIX, pensava-se que o átomo não era nada mais do que uma minúscula esfera indivisível (de acordo com a visão de Dalton). Contudo, uma série de novas descobertas nos campos da química, eletricidade e magnetismo, radioatividade e mecânica quântica, no final do século XIX e início do século XX, mudou tudo isso. Aqui estão as contribuições que esses campos trouxeram:
· as partes do átomo:
química e eletromagnetismo ---> elétron (primeira partícula subatômica)
radioatividade ---> núcleo
próton
nêutron
Experimentos clássicos (Thonsom, Rutheford, Chadwick, Bohr) deram uma estrutura para este átomo: algo formado por um grande espaço vazio, ocupado por minúsculos elétrons, que permanecem em prováveis regiões nas proximidades do núcleo - um pequeno e massivo conjunto de prótons e nêutrons, mais de 100.000 vezes menor do que o átomo ao qual pertence. Tanto os prótons como os nêutrons, por sua vez, são formados por outras subpartículas: os quarks - cada próton ou nêutron é formado por 3 quarks. A energia que mantém todas esta partículas e subpartículas unidas é muito grande, e pode ser aproveitada, tal como ocorre em processos de obtenção de energia nuclear (usinas e bombas nucleares).
O núcleo possui carga positiva devido somente a carga dos prótons, já que os nêutrons não possuem carga alguma. O número de prótons e, consequentemente, a carga do núcleo, são característica fundamental do átomo: o que identifica um elemento é justamente o número de prótons (Z) do seu núcleo. Embora o número de prótons seja sempre o mesmo, o número de nêutrons pode diferir em átomos de um mesmo elemento, gerando átomos com massas atômicas (A) ligeiramente diferentes.
