Prótons, nêutrons e elétrons: todos os segredos do átomo

Do que são feitas as árvores e o pão, as estrelas e o corpo humano, os livros e a água? Em outras palavras, quais são os blocos de construção fundamentais que compõem a matéria?

É uma pergunta que sempre esteve zumbindo em nossa cabeça: já 400 anos antes de Cristo, os filósofos gregos imaginavam que os objetos poderiam ser decompostos em partes muito pequenas, que eles chamaram átomos (ἀτόμος), que é “indivisível”. Eles estavam certos: eles realmente estão átomos – mantivemos o nome – para formar a matéria, mesmo que os gregos estivessem errados sobre uma coisa: pequenos como são (você precisa de microscópios muito poderosos para vê-los!) eles não são de forma alguma indivisíveis.

O ÁTOMO: COMO É FEITO?

Os átomos eles se abraçam nos braços com outros átomos para formar moléculas, as menores partículas de matéria que podem se orgulhar composição química: por exemplo, dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio se combinam para formar uma molécula de água (H2O)

Cada átomo é feito de um núcleo, uma espécie de “bola” central em que toda a sua massa está concentrada, e um Nuvem de elétrons, partículas muito leves com carga elétrica negativa que são atraídos pelo que está presente no núcleo: aqui estão os prótons, partículas com Carga positiva, muito mais pesado do que os elétrons, mas presentes em números iguais em relação a eles. Na prática, as cargas positivas e negativas de prótons e elétrons eles neutralizam: este é o segredo da estabilidade da matéria.

Comprimido no núcleo junto com os prótons são i nêutrons, partículas ligeiramente mais pesadas do que prótons e sem carga elétrica. Diferentes quantidades de prótons, nêutrons e elétrons resultam em diferentes átomos, que são classificados em uma tabela com a qual você deve estar familiarizado: a tabela periódica dos elementos. Este sistema de classificação foi desenvolvido em 1869 pelo cientista russo Dmitry Mendeleev: os itens são classificados por aumento do número atômico (dado pelo número de prótons no núcleo). Hoje os conhecidos são 118, mas é um número destinado a crescer.

HISTÓRIA DO ÁTOMO: MODELOS CIENTÍFICOS

O modelo atômico de maior sucesso da história moderna foi proposto no final do século 19 por um físico da Nova Zelândia, Ernest Rutherford, que comparou o núcleo atômico com o Sol, e os elétrons com os planetas que orbitam ao seu redor, superando o modelo atômico anterior (modelo de Thomson) que viu os elétrons dentro do átomo, como frutas cristalizadas em um panetone.

Rutherford chegou a essas conclusões estudando o comportamento das partículas emitidas em alta velocidade e jogado em uma folha de ouro. A maioria das partículas cruzou a faixa sem encontrar nenhum obstáculo, que mostrou que a maior parte do átomo era realmente “Espaço vazio”. Mas alguns voltaram, incapazes de cruzar a placa: essas partículas tinha encontrado um “núcleo duro”, formado pelos prótons e nêutrons do núcleo.

O modelo de Rutherford, conhecido como modelo planetárioNo entanto, foi superado porque apresentava um problema: de acordo com a física clássica, uma partícula carregada acelerada, como o nosso elétron, deveria emitir energia e, a longo prazo, perca-se e termine com colapsar no centro. Esses problemas levaram ao surgimento de outro modelo, o de Niels Bohr, de acordo com o qual os elétrons de um átomo sobem órbitas equipado com uma quantidade de energia fixa e predefinida. Uma hipótese mais precisa, mas não exatamente correto para isso.

O ÁTOMO HOJE

Agora sabemos que não é possível pensar nos elétrons como microplanetas que giram seguindo uma órbita, porque, como a luz, eles se caracterizam por uma dupla natureza: eles são corpúsculos e ondas. É o princípio básico de física quântica.

Pobre de mim devemos desistir de localizar precisamente um elétrone nos contentamos em especular onde poderia estar a qualquer momento. Hoje também sabemos que prótons e nêutrons eles não são partículas elementares: são menores, eu quark. Experimentos com aceleradores de partículas, máquinas muito poderosas nas quais carros de choque são organizados entre prótons e prótons, ou entre prótons e elétrons, deixaram claro que prótons e nêutrons são eles próprios decomponíveis, não mais “indivisíveis”.

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