Faça o experimento a seguir que você entenderá:
vale amplitude comprimento de onda ( ) altura crista crista
A Química do Cabelo Elétrico 35 Voltando a discutir o modelo atômico proposto por Rutherford, que
estabelecia que os átomos eram compostos de um núcleo denso e car- regado positivamente, circundado por elétrons carregados negativa- mente, podemos apontar que este modelo possuía um grande proble- ma, identificado por alguns cientistas da época.
O problema de um modelo do tipo planetário (elétrons em órbita do núcleo tal como planetas em órbita do sol) é que ele não leva em conta a perda de energia dos elétrons nessa situação. Uma partícula carregada eletricamente e acelerada emite radiação eletromagnética e, portanto, perde energia nesse processo. Em conseqüência os elétrons não poderiam manter uma “órbita estável” e deveriam gradativamen- te se aproximar do núcleo, em uma “órbita em espiral” até, no final, se chocarem com ele.
Como o “colapso atômico” descrito acima não se verifica no mundo real, Niels Henry David Bohr, em 1913, propôs um novo modelo pelo qual, além de resolver essa dificuldade básica do modelo de Ruther- ford, permitiu explicar teoricamente o espectro eletromagnético emiti- do pelo elemento químico hidrogênio, determinado experimentalmen- te. Um modelo teórico permite explicar, ou prever uma observação experimental de forma consistente, é de grande valor, e em vista disso, a proposta de Bohr teve um grande impacto na época.
O modelo de Bohr é constituído pelas seguintes idéias básicas, que se fundamentam em idéias já trabalhadas por Planck e Einstein em ou- tros contextos:
1. Os elétrons ao redor do núcleo atômico se situam em níveis quan- tizados de energia;
2. As leis da mecânica clássica (leis de Newton) não são válidas para a passagem do elétron de um nível para o outro;
3. Quando ocorre a passagem (ou o salto) de um elétron entre ní- veis diferentes de energia, o elétron deve absorver ou emitir ener- gia (o elétron absorve energia se ele passa de um nível mais baixo de energia para um mais alto e emite energia no caso contrário) co- mo um fóton que deve ter energia exatamente igual à diferença de energia entre os respectivos níveis.
4. Os níveis permitidos de energia dependem de valores inteiros para o chamado número quântico principal n (n = 1, 2, 3, 4...).
Segundo a equação L = n.(h/2 ) onde L é chamado de momento angular orbital, n é o número quântico principal, h é o constante de Planck e é o número pi.
O modelo de Bohr explica de maneira razoável o sistema contendo um elétron (o átomo de hidrogênio), mas não permite explicar átomos com mais de um elétron.
Matéria e sua Natureza 36
Ele agrega idéias de quantização com princípios da mecânica clás- sica. Apesar de representar um grande avanço em relação aos mode- los anteriores, possui problemas evidentes como:
Ao assumir que a mecânica clássica não é válida no caso de transição eletrônica não propõe outras leis para explicar o processo.
Não explica o porquê da quantização estabelecida no item 4 ante- riormente.
Estes problemas do modelo de Bohr vão ser superados a partir dos anos de 1920 por meio dos trabalhos de Erwin Schrödinger, Louis de Broglie e Werner Heisenberg, dentre outros, que resultam no apareci- mento da Mecânica Quântica (que é uma área de estudos da física que trata do estudo do estado de sistemas em que não são válidos os prin- cípios da mecânica clássica) e de modelos de estrutura do átomo ba- seados em seus princípios.
Para você entender um pouco mais sobre modelos atômicos, construa um modelo segundo a teo- ria de Rutherford - Bohr usando: cartolina colorida (duas cores diferentes), massa de modelar, tubo de látex, pedaço de papelão de mais ou menos 50cm, cola e tesoura.
1. Faça círculos nas cartolinas com diâmetros de 5cm e 25cm na mesma cor e 15cm e 35cm em ou- tra cor.
2. Recorte com a tesoura e cole no papelão alternando as cores, conforme o esquema 02:
Pedaço de papelão Círculos de cartolina em cores e tamanhos diferentes
Foto: Icone Audiovisual
3. Corte o tubo de látex em anéis finos. Cole os anéis de látex nas linhas de cada círculo. Coloque um anel no centro para o núcleo; dois anéis na linha do primeiro círculo; oito anéis na linha do segundo círculo; dezoito anéis no terceiro e 32 anéis no quarto. Divida os espaços de modo que os anéis fi- quem distribuídos de maneira simétrica.
4. Faça bolinhas com a massa de modelar no tamanho necessário para encaixar nos anéis de látex. Coloque uma bolinha no centro para o núcleo de cor diferente das demais. Coloque as demais boli- nhas para representar os elétrons. Lembre-se de que o número de bolinhas (elétrons) em cada cír- culo depende do tipo de átomo que você irá representar.
A Química do Cabelo Elétrico 37 O modelo quântico (modelo atômico atual) é um modelo matemá-
tico - probabilístico que, em linhas gerais, tem por base:
O princípio da incerteza de Heisenberg: não é possível determinar com precisão a posição e a velocidade de um elétron num mesmo instante.
O princípio da dualidade de Louis de Broglie: o elétron apresenta característica dual, ou seja, comporta-se como partícula-onda.
Você sabia que no átomo não há somente prótons, nêutrons e elétrons? Há outras par- tículas já identificadas como os neutrinos, o pósitron e o méson (pi). Você sabia que a partícula méson foi descoberta em 1947, pelo brasileiro, curitibano, César Lattes, hoje
reconhecido internacionalmente?
O modelo quântico permite por exemplo, explicar o funcionamento dos raios laser utilizados em cirurgias, em indústrias e em leitura óptica.
Estamos tão acostumados a conviver com uma série de aparelhos que nos ajudam a ter conforto que raramente paramos para nos perguntar: co- mo será que o televisor funciona? Ou o forno de microondas, o rádio?
Será que esses equipamentos possuem algo em comum?
Em nosso dia-a-dia, estamos interagindo o tempo todo com dife- rentes tipos de radiação. Quando ficamos expostos ao sol, estamos re- cebendo radiação ultravioleta, uma forma de radiação eletromagnéti- ca, e que não é visível. Se você quebrar um dedo e precisar de uma radiografia para verificar a gravidade do caso, estará se expondo a ou- tro tipo de radiação eletromagnética (os raios x). Ao assistir a um pro- grama de televisão ou ao usar o celular, as radiações eletromagnéticas continuarão a acompanhá-lo.
E agora, já descobriu por que seu cabelo fica
elétrico?
Conseguiu colar o canudinho de plástico na
parede sem usar cola?
Por que o “choque” ao tocar no automóvel?
Matéria e sua Natureza 38
Um corpo, em seu estado normal, isto é, não eletrizado, estará neu- tro, ou seja, terá o mesmo número de cargas positivas (prótons) e car- gas negativas (elétrons).
Se este corpo perder elétrons, ficará com excesso de prótons (cargas positivas) e ficará eletrizado positivamente.
Se ele receber elétrons, ficará com excesso de elétrons (cargas nega- tivas) e ficará eletrizado negativamente.
Agora é só se lembrar: cargas opostas se atraem enquanto cargas iguais se repelem. É isso o que acontece com o cabelo “elétrico” e com o automóvel que dá choque.
E se você ainda não conseguiu colar um canudinho de plástico em uma parede sem usar cola, basta atritá-lo em seu cabelo, por exemplo.
Elabore uma pesquisa sobre o espectro eletromagnético. Procure identificar os vários tipos de radia- ção que você está exposto diariamente. Explique:
a) Por que não devemos nos expor a grandes quantidades de radiações, como raios-X, radiações de microondas, etc?
b) O sol emite vários tipos de radiações sob forma de ondas eletromagnéticas. Elabore um texto em que você defenda o uso de protetor solar.
ATIVIDADE
Obras Consultadas
CHASSOT, A. A ciência através dos tempos. 2. ed. São Paulo: Editora
Moderna, 1997.
CHASSOT, A. Alfabetização científica: questões e desafios para a
educação. Ijuí :Ed. Unijuí, 2003.
CHAUÍ, M. Convite à filosofia. São Paulo: Ática, 2003.
CHRÉTIEN, C. A ciência em ação: mitos e limites. Campinas: Papirus,
1994.
EISBERG, R.; RESNICK, R. Física quântica – átomos, moléculas, sólidos,
núcleos e partículas. Rio de Janeiro: Campus, 1979.
HALL, N. (Org). Neoquímica. Tradução de: Paulo Sérgio Santos et al. Porto
Alegre: Bookman, 2004.
HENRY, J. A revolução científica e as origens da ciência moderna.
Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 1998.
MENEZES, L.C. A matéria – uma aventura do espírito – fundamentos e
fronteiras do conhecimento físico. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2005.
A Química do Cabelo Elétrico 39
MONTANARI, V. Viagem ao interior da matéria. São Paulo: Editora Atual,
1993.
QUAGLIANO, J.V. ; VALLARINO, L. M. Química. Tradução de: Aïda Espinola.
3.ed. Rio de Janeiro: Guanabara, 1979.
REALE, G. ANTISERI, D. História da Filosofia. São Paulo: Paulus, 2003.
ROCHA, J. F. M. José. Origem e evolução das idéias da física. Salvador:
Edufba, 2002.
SANTOS, W.L.P. ; SCHNETZLER, R. Educação em Química. Ijuí: Editora
Unijuí, 2003.
VANIN, J.A. Alquimistas e Químicos: o passado, o presente e o futuro.
São Paulo: Moderna, 2002.
WOLKE, R.L. O que Einstein disse a seu cozinheiro – 2. Mais ciência
na cozinha. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Ed, 2005.
Matéria e sua Natureza
A Química de Todo Dia 41