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20 de maio de 2020, 11:43h

Na Folha de S.Paulo, a busca pela estrutura do átomo

O filósofo Auguste Comte – Wikimedia Commons

Reprodução da coluna de Marcelo Viana, na Folha de S.Paulo

O filósofo Auguste Comte, de quem tomamos o lema “ordem e progresso”, escreveu em 1930: “Toda tentativa para usar métodos matemáticos no estudo de questões da química deve ser considerada profundamente irracional e contrária ao espírito da química. Se a análise matemática alguma vez vier a ter um papel proeminente em química – uma aberração que é felizmente quase impossível – isso causará uma rápida degeneração desta ciência”.

Esta não foi a única asneira de Comte.

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A evolução da ciência nos últimos 150 anos mostrou que a química das substâncias é o reflexo da estrutura dos seus átomos, e que esta só pode ser entendida em termos matemáticos. No lugar de aberração, isso produziu progresso com o qual Comte nem poderia sonhar.

Os raios catódicos foram descobertos em experimentos com eletricidade no vácuo realizados em 1869 por J. Plücker e J. W. Hittorf. Em 1897, J. J. Thomson mostrou que eles são formados por partículas com carga elétrica negativa, os elétrons, cuja massa é 1.800 vezes menor do que a do átomo do hidrogênio. Thomson ganhou o prêmio Nobel da física em 1906.

Se o átomo não é indivisível, qual é a sua estrutura? E se os elétrons têm carga negativa, por que os átomos são eletricamente neutros?

Thompson sugeriu que os elétrons estariam mergulhados num mar de carga positiva, como frutas cristalizadas na massa de um bolo inglês. Mas experimentos realizados em 1909 pelos estudantes H. Geiger e E. Marsden deram resultados incompatíveis com essa ideia. Seu orientador, E. Rutherford, sugeriu então que cada átomo teria um núcleo minúsculo, com carga positiva, em torno do qual orbitariam os elétrons, como planetas ao redor de uma estrela.

O problema é que de acordo com o eletromagnetismo, esse modelo seria instável: os elétrons teriam que emitir energia ao descrever suas órbitas, e cairiam rapidamente no núcleo.

Em 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr fez uma proposta estranha, inspirada pelas ideias sobre quantificação da energia introduzidas anos antes por Max Planck. Ele postulou que os elétrons só poderiam ocupar um certo número finito de órbitas em torno do núcleo, pulando instantaneamente de uma órbita para outra quando o átomo absorve ou emite a quantidade certa de energia para isso.

O núcleo conteria cargas positivas, que foram chamadas prótons, em número igual ao dos elétrons. Esse seria o misterioso número atômico, introduzido arbitrariamente por D. Mendeleev em 1869 para organizar a sua Tabela Periódica dos Elementos. O modelo atômico de Bohr também levou a descobertas importantes, como a do laser.

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