terça-feira, 10 de abril de 2012

Modelos Atômicos: Bohr.

Em 1913 a Europa se armava para um conflito sem precedentes até então. Cada uma das grandes potências investia como podia em qualquer área do conhecimento visando a aplicação bélica como fruto principal.

Caso os resultados de alguma pesquisa não fossem usados na melhoria da industria armamentista, tornariam-se fatalmente propaganda de superioridade intelectual, científica e até social sobre os vizinhos.

É nesse contexto que surge um físico dinamarquês propondo um modelo para a eletrosfera do átomo. Bohr elaborou uma estrutura baseada em conceitos físicos novos e que foram a base da nova área conhecida hoje por mecânica quântica.



Antes de falarmos do modelo vejamos a seguinte figura:



As diferentes cores observadas quando usamos um CD ou DVD para "refletir" a luz branca de uma lâmpada são chamadas de espectro visível da luz, popularmente chamado de arco-íris.


Mas melhor representado assim:




A título de curiosidade, a luz que nosso organismo utiliza para enxergar corresponde a uma faixa de  300 bilionésimos de metro em uma "estrada" de 10 quatrilhões de metros.


Bom, mas indo ao que interessa, desde os tempos de Newton já se conhece tal espectro, ele é contínuo, ou seja, não há saltos de uma cor para a outra. Este, porém, não é caso de quando produzimos chama com o elemento hidrogênio:




Há muitas informações na imagem acima, mas observe apenas a faixa abaixo de "Hydrogen Emission Spectrun". Se colocarmos a chama da queima do hidrogênio próxima de um prisma, quando a luz o atravessa, forma apenas aquelas cinco cores indicadas, nada mais.


Algo como isso aqui:




Todas as cores que aparecem estão bem separadas uma da outra. A isto, a separação delas, chamamos de discreto, que seria o oposto de contínuo, no qual não há separação. O conjunto de cores, ou faixas, é chamado de série espectral.


Bohr creditou o fato de existirem várias séries espectrais à existência uma estrutura comum a todos os átomos: a eletrosfera. Átomos de um mesmo elemento químico têm eletrosferas e séries espectrais idênticas. Átomos de elementos diferentes possuem eletrosferas e séries espectrais distintas.


A partir disso, foi postulado que os elétrons orbitam o núcleo em trajetórias circulares de raios definidos. Tais órbitas são chamadas de camadas (ou níveis) eletrônicas e se encontram em ordem crescente de energia a partir do núcleo. Sobre a energia de cada nível é dito que ela é quantizada, significando que, a grosso modo,  não pode haver elétron ocupando uma órbita entre dois níveis já conhecidos.




A figura acima mostra um núcleo acompanhado de três camadas e o elétron ocupando a primeira delas.


A princípio, o modelo lembra um sistema planetário, desde que ignoremos as formas elípticas deste. Mas é aí que começa a parte na qual a molecada vê muito chifre em cabeça de cavalo.


Uma estrutura dividida em camadas, cada uma de energia quantizada, significa que, entre outras coisas, para um elétron mudar de camada, a chamada transição eletrônica, é necessário ganhar ou perder uma quantidade de energia exatamente igual à diferença de energia entre as camadas de destino e de partida.




Com isso, cada diferença de energia, correspondendo a uma transição eletrônica específica, é associada a uma linha na série espectral. E o mais importante nisso tudo é que não existem duas transições eletrônicas iguais, pois um elétron passar da terceira para a quarta camada é diferente de passar da quinta para a sexta.


Resumindo, a partir da comparação entre os espectros da luz (contínuo) e do hidrogênio (discreto), Bohr propôs uma eletrosfera dividida em níveis de energia (quantizada) em ordem crescente a partir do núcleo. Para o elétron, toda troca de nível implica em absorção ou emissão de energia e é nesta segunda que observamos as diferentes cores em lâmpadas e chamas. Pois a energia é emitida sob a forma de radiação eletromagnética, ou seja, luz.




Da esquerda para a direita temos Potássio (violeta), Cobre (verde), Ferro (amarelo dourado), Cálcio (vermelho tijolo), Estrôncio (vermelho carmesim), Chumbo (azul-branco) e Sódio (amarelo).


Mas as pessoas preferem assim:




Olhando assim, superficialmente, alguns pensam "perfeito". Mas os contemporâneos de Bohr eram muito tradicionalistas, entre eles Einstein. De modo que o modelo só foi realmente aceito em 1927, no Conferência de Solvay.



Um comentário:

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