Mostrou a existência dos elétrons
O modelo atômico de Thomson, que ficou conhecido como modelo pudim de passas, foi o primeiro a abordar as características elétricas da matéria, a divisibilidade do átomo e a presença de pequenas partículas com carga.
Proposto pelo físico Joseph John Thomson, em 1903, afirmava que a matéria era formada por cargas elétricas positivas e negativas em mesmas quantidades, distribuídas por uma esfera. Essa nova descoberta provou a existência dos elétrons e invalidou a teoria da indivisibilidade do átomo sugerida pelo modelo atômico de Dalton.
Construção do modelo atômico de Thomson
Na tentativa de explicar os fenômenos elétricos envolvendo a matéria, Thomson realizou diversos experimentos com a ampola de Crookes – tubo de raios catódicos criado pelo físico Willian Crookes. Esse dispositivo, que tinha um tubo de vidro vedado e com gás sob baixa pressão, era submetido a uma tensão elétrica e acabava gerando uma colisão entre partículas.
Diante disso, o físico percebeu que as partículas criadas no cátodo (fio de metal ligado a um polo negativo) eram desviadas pelo eletrodo positivo (ânodo), independente dos outros fatores envolvidos no experiemnto, a exemplo do gás contido na ampola ou metal que fazia parte da composição do cátodo e ânodo.
O desvio que o raio catódico sofria, quando se colocava um campo magnético através de placas eletrizadas, fez ele concluir que os raios catódicos eram compostos por feixes de partículas idênticas, de carga negativa e massa extremamente pequena. Além disso, observou que esta partícula negativa – depois chamada de elétron – aparecia em qualquer gás usado no tubo. Isso levou a afirmação de que os elétrons constituem os átomos de todos os elementos químicos.
Desse modo, Thomson conseguiu elaborar um novo modelo atômico. A ideia de que o átomo era esférico permaneceu, mas houve um avanço na questão elétrica e de divisibilidade. A partir daquele momento, os estudos químicos foram complementados com a constação de que os átomos possuem partículas de carga negativa que ficam distribuídas de forma aleatória em uma esfera positivamente carregada.
Descobertas da nova estrutura atômica
Após experimentos no tubo de raios catódicos, Thomson utilizou as conclusões do modelo de Dalton para trazer uma outra visão de como seria a estrutura de um átomo e sua composição. Valendo-se também da analogia com o pudim de passas, na qual os elétrons correspondem às uvas passas, apresentou os seguintes resultados:
- Os átomos são esféricos, porém não são maciços;
- Como toda matéria é neutra, o átomo é eletricamente neutro;
- Se o átomo possui partículas de carga negativa, também deve conter partículas positivas para que a carga final seja nula;
- Os elétrons estão espalhados pelo átomo, podendo ser movidos para outro átomo em certas condições.
- Os elétrons têm a mesma carga elétrica, mas há entre eles um tipo de repulsa que estimula uma distribuição na esfera.
Principais falhas
Apesar da grande contribuição científica, com os avanços nos estudos sobre eletromagnetismo e da própria física clássica, o modelo atômico de Thomson tornou-se incapaz de explicar alguns fenômenos relacionados aos átomos.
O primeiro deles diz respeito à estabilidade. O físico revelou que o átomo apresentava certa estabilidade em relação a distribuição dos elétrons. No entanto, os conceitos sobre eletromagnetismo afirmam que não há um sistema estável baseado somente na repulsão entre partículas de mesma carga elétrica.
A forma de distribuição dos elétrons foi outra questão que deixou de ser observada pelo modelo. As partículas negativas não estão fixas no átomos, mas têm a capacidade de se descolar de maneira acelerada apenas pela eletrosfera. Diante dessas e outras dúvidas, o trabalho de Thomson acabou sendo ultrapassado pelo modelo atômico de Rutherford.
Outros modelos atômicos
Além de Joseph Thomson, outros cientistas elaboraram modelos atômicos que ainda são estudados e aprimorados na atualidade. Em relação a formação e estrutura dos átomos, as principais contribuições teóricas foram:
Modelo atômico de Dalton – Chamado de bola de bilhar, já acreditava na ideia de que todo e qualquer tipo de matéria seria formada por partículas extremamente pequenas e indivisíveis.
Modelo atômico de Rutherford – Inspirado no sistema planetário, confirmou que o átomo não é maciço, mas que seria composto por um núcleo pequeno e repleto de massa, sendo circundado por elétrons (eletrosfera).
Modelo atômico de Bohr – Semelhante à órbita de um planeta, mostrou que existem sete níveis de energia ou camadas eletrônicas e que os elétrons, quando absorvem energia, saltam para um nível mais afastado do núcleo e liberam radiação no momento que retornam ao seu estado fundamental (estável e de menor energia).