Contradição à Teoria de Rutherford
Mal a teoria fora lançada e ela teve que vencer vários obstáculos. Uma forte contradição apareceu imediatamente, em relação à trajetória e energia do elétron.
Segundo a teoria clássica de Maxwell, no estudo do eletromagnetismo, qualquer carga elétrica acelerada emite energia em forma de onda eletromagnética.
Ora, o elétron em movimento circular está continuamente sujeito à aceleração centrípeta e, continuamente deveria emitir energia.
Perder energia significa perder velocidade e, para que o elétron continuasse em equilíbrio com o núcleo, seria necessário diminuir o raio da trajetória. Então, o movimento do elétron teria uma trajetória em espiral. Assim o elétron iria girar até cair no núcleo e qualquer átomo teria uma estrutura instável. ABSURDO!!!
A Teoria de Bohr
Foi o físico dinamarquês Niels Bohr quem introduziu a justificação energética para o elétron, aceitando-se o modelo de Rutherford.
Bohr achou que nem todas as leis que eram válidas na Física Clássica (resultantes de observações experimentais) deveriam ser seguidas pelas partículas constituintes do átomo. Foi o caso do elétron girando em torno do núcleo. Para este, Bohr estabeleceu certas proposições baseadas na teoria quântica de Planck, que se tornaram conhecidos como "Postulados de Bohr", fugindo das restrições impostas pela Física Clássica.
Os constituintes dos átomos passam a respeitar novas leis que são baseadas na Mecânica Quântica.
De maneira simples, os postulados de Bohr são:
1) "Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas circulares bem definidas e, espontaneamente, ao fazê-lo, eles não irradiam energia".
2) "Quando um elétron passa de uma órbita para outra, ele emite ou absorve determinada energia dada pela expressão":
h - constante de Planck
f - frequência da radiação absorvida ou emitida.
A energia "absorvida ou emitida por um elétron" é sempre "um fóton".
Embora os elétrons girem em órbitas circulares, eles não irradiam energia espontaneamente. Quando o elétron se afasta do núcleo, ele absorve um fóton de energia. Quando o elétron se aproxima do núcleo ele emite um fóton de energia.
OBS.: Bohr não enunciou esses postulados apenas com base intuitiva; muitos cientistas já haviam estudado os espectros de emissão do hidrogênio e seus resultados permitiam que fossem enunciados aqueles postulados. Bohr interpretou os resultados dos experimentos com o hidrogênio da seguinte forma: devem existir diversas órbitas, onde os elétrons possam estacionar temporariamente. A cada órbita estacionária deve corresponder uma determinada energia para o elétron. A variação de energia deve ser descontínua, como se fossem "degraus de uma escadaria". No átomo, quando o elétron é colocado numa órbita externa, ele tende a voltar à orbita inicial, pelo processo de "saltos". Porém esses saltos podem ser diferentes nos diferentes átomos. A cada tipo de salto corresponde um determinado comprimento de onda. Resumindo:
a) para um elétron que volta à posição normal através de saltos, em cada salto ele só emite um fóton.
b) se os fótons emitidos possuem energias diferentes, conclui-se que existem diferentes tipos de saltos.
c) cada fóton tem energia quantizada donde se conclui que o número de saltos diferentes corresponde a diferentes frequências (ou diferentes comprimentos de onda).
d) foi assim que Bohr propôs que existissem órbitas circulares bem definidas (distintas) onde os elétrons poderiam girar.
e) O número de raias que aparecem nos espectros eletromagnéticos correspondem a todos os possíveis saltos dos elétrons utilizando-se apenas as órbitas determinadas. Não existem órbitas intermediárias pois, no espectro não se constatou nenhum valor de comprimento de onda que fosse compatível com essa hipótese.
Os diversos estados energéticos do elétron foram relacionados com regiões, de maior ou menor distância, até o núcleo. Estas regiões são chamadas Camadas Eletrônicas ou Níveis Eletrônicos e, cada camada eletrônica pode ter um número máximo de elétrons.
Distribuição eletrônica
Os átomos até hoje conhecidos apresentam seus elétrons em camadas, tendo um máximo de 7 camadas estáveis, denominadas: K, L, M, N, O, P, Q.
O número máximo de elétrons em cada camada é: K (2), L (8), M (18), N (32), O (32), P (18), Q (8).
Experimentalmente foi constatado que um átomo estável possui no máximo 8 elétrons na última camada (camada mais externa ou camada de valência).
Regras para distribuição eletrônica:
1) respeitar a quantidae máxima de elétrons de cada camada;
2) a última camada representada pode ter no máximo 8 elétrons;
3) a penúltima camada representada pode ter no máximo 18 elétrons.
OBSERVAÇÃO: atualmente ensina-se que no modelo atômico de Bohr a eletrosfera (região onde estão os elétrons girando em torno do núcleo) é constituída por diferentes órbitas (como foi postulado por ele) elípticas (esta melhoria na teoria atômica de Bohr foi feita por Sommerfield). Mantendo esta adaptação, apresento a representação gráfica do modelo com essa melhoria:
OBS.: a Tabela Periódica possui 7 períodos, que correspondem a quantidade de camadas eletrônicas que possui o átomos. Ex.: o átomo de sódio (Na) está no 3° período, isto significa que, as fazer a distribuição eletrônica, ele terá 3 camadas eletrônicas com elétrons.
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