Lista de Exercícios: Modelos Atômicos - com gabarito

A compreensão sobre a constituição da matéria tem se transformado profundamente ao longo da história da ciência. Desde a Antiguidade, pensadores e filósofos buscavam entender do que tudo era feito. A ideia de que a matéria poderia ser dividida até chegar a uma partícula indivisível foi proposta por Leucipo e seu discípulo Demócrito, por volta do século V a.C. Eles chamaram essa menor partícula de “átomo”, que em grego significa “indivisível”. No entanto, essa concepção era puramente filosófica, sem base experimental ou científica.

Foi somente no início do século XIX que o conceito de átomo passou a ser tratado de forma científica. O químico inglês John Dalton foi o primeiro a propor uma teoria atômica baseada em evidências experimentais. Segundo Dalton, os átomos eram esferas maciças, indivisíveis e neutras, que se combinavam em proporções fixas para formar compostos. Ele acreditava que os átomos de um mesmo elemento eram idênticos entre si, e diferentes dos átomos de outros elementos. Esse modelo, embora simples, foi essencial para consolidar as leis ponderais da química e permitiu explicar diversos comportamentos das substâncias durante as reações químicas.

Entretanto, à medida que novas descobertas foram sendo feitas, esse modelo precisou ser repensado. Na segunda metade do século XIX, os avanços na área da eletricidade levaram ao desenvolvimento dos tubos de raios catódicos, dispositivos utilizados para estudar a condução elétrica em gases sob baixa pressão. Em experimentos realizados com esses tubos, o físico Joseph John Thomson descobriu a existência de partículas negativas, que mais tarde foram chamadas de elétrons. Ele percebeu que essas partículas eram comuns a todos os átomos, o que indicava que o átomo não era indivisível, como se acreditava anteriormente.

Com base nessa descoberta, Thomson propôs um novo modelo atômico em 1898. Ele imaginou o átomo como uma esfera de carga positiva com elétrons incrustados nela, como passas em um pudim. Por isso, seu modelo ficou conhecido como o “modelo do pudim de passas”. Essa concepção explicava a existência de partículas negativas no átomo, mas ainda não esclarecia a distribuição dessas partículas e nem a estrutura interna do átomo de forma mais detalhada.

Para aprofundar esses conhecimentos, outro cientista, Ernest Rutherford, realizou um experimento marcante em 1911. Ele bombardeou uma fina lâmina de ouro com partículas alfa, esperando que todas atravessassem a lâmina, como previa o modelo de Thomson. No entanto, para sua surpresa, algumas partículas desviavam e outras até mesmo voltavam. Isso indicava que a maior parte do átomo era espaço vazio, mas havia uma região extremamente densa e carregada positivamente no centro do átomo, que ele chamou de núcleo.

A partir disso, Rutherford propôs um novo modelo atômico, onde os elétrons orbitavam ao redor do núcleo, semelhante a um sistema planetário. O modelo de Rutherford revolucionou a visão sobre a estrutura do átomo, ao introduzir a ideia de núcleo atômico. Contudo, ele apresentava uma falha segundo a física clássica: elétrons em movimento circular deveriam perder energia e colapsar em direção ao núcleo, fazendo o átomo colapsar, o que não acontece na prática.

Essa limitação foi resolvida por Niels Bohr em 1913. Influenciado pelos estudos da mecânica quântica emergente, Bohr propôs que os elétrons giravam em órbitas circulares fixas, cada uma com um nível de energia definido. Os elétrons só poderiam ocupar essas órbitas específicas e só mudariam de nível ao absorver ou liberar uma quantidade exata de energia. Assim, ele explicava a estabilidade dos átomos e os espectros de emissão de certos elementos, como o hidrogênio.

O modelo de Bohr teve grande importância, pois introduziu conceitos fundamentais da física quântica na explicação da estrutura atômica. Ele ajudou a esclarecer diversos fenômenos antes inexplicáveis e serviu como base para o desenvolvimento de modelos mais complexos, como o modelo quântico atual, baseado na ideia de orbitais e probabilidades, desenvolvido ao longo do século XX com as contribuições de cientistas como Schrödinger, Heisenberg e Dirac.

Ao longo dessa trajetória, vemos que o entendimento sobre o átomo foi evoluindo à medida que novas técnicas e experimentos foram sendo desenvolvidos. Cada modelo superou as limitações do anterior, ampliando o conhecimento sobre as partículas subatômicas e as forças que mantêm os átomos estáveis.

Hoje sabemos que o átomo é composto por um núcleo central, onde estão os prótons (com carga positiva) e os nêutrons (sem carga), e uma eletrosfera onde se localizam os elétrons (com carga negativa). A posição exata dos elétrons não pode ser determinada com precisão, mas sim sua probabilidade de estar em uma determinada região, chamada de orbital. Essa descrição probabilística é um reflexo do avanço da mecânica quântica, que mudou profundamente a forma como entendemos a natureza.

Estudar a evolução dos modelos atômicos é importante não apenas para compreender a estrutura da matéria, mas também para valorizar o papel do método científico, que se baseia em hipóteses, experimentos e revisões constantes. Cada avanço no modelo atômico foi fruto de investigações cuidadosas, análises rigorosas e, muitas vezes, da coragem de questionar o que antes era tido como verdade.

Agora que você revisitou essa incrível jornada do pensamento científico sobre os átomos, é hora de aplicar seus conhecimentos! A seguir, um exercício com questões objetivas testará sua compreensão sobre os modelos atômicos de Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr. Preste atenção às perguntas e pense sobre como cada modelo contribuiu para o que sabemos hoje.

Boa sorte!

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

01 - No início do século XIX, o cientista John Dalton propôs uma teoria atômica para explicar o comportamento das substâncias durante as reações químicas. Segundo ele, como era imaginado o átomo naquela época?

A) Um átomo com núcleo positivo e elétrons em órbita.
B) Uma esfera maciça, indivisível e neutra.
C) Um pudim de passas, com carga positiva e negativa misturadas.
D) Um sistema planetário com níveis de energia.

02 - Com base em experimentos com descargas elétricas em tubos de raios catódicos, um cientista propôs um modelo atômico onde os elétrons estariam distribuídos em uma esfera de carga positiva, semelhante a um "pudim de passas". Qual foi esse cientista?

A) Dalton
B) Rutherford
C) Thomson
D) Bohr

03 - Para investigar a estrutura interna do átomo, Ernest Rutherford realizou um experimento em que bombardeou uma fina lâmina de ouro com partículas alfa. Esse experimento foi fundamental para a formulação de um novo modelo atômico. Que material e partículas ele utilizou nesse experimento?

A) Raios catódicos
B) Gases em alta pressão
C) Folha de ouro e partículas alfa
D) Descargas elétricas em gases

04 - Após analisar os resultados de seu experimento com a lâmina de ouro, Rutherford concluiu que o átomo possuía um núcleo denso e positivo. Com base nessa conclusão, como Rutherford descreveu o comportamento dos elétrons em seu modelo atômico?

A) Estão fixos dentro da esfera atômica.
B) Estão distribuídos aleatoriamente no átomo.
C) Orbitam ao redor de um núcleo denso e positivo.
D) Permanecem misturados com cargas positivas.

Apesar de ter revolucionado a compreensão da estrutura atômica ao propor a existência de um núcleo, o modelo de Rutherford apresentava limitações. Qual era a principal falha desse modelo segundo os conhecimentos da física da época?

A) Não explicar a massa do átomo.
B) Acreditar que o átomo era indivisível.
C) Não explicar a estabilidade dos elétrons em órbita.
D) Não reconhecer a existência do núcleo.

08 - Para resolver as falhas do modelo de Rutherford e explicar a estabilidade dos átomos, Niels Bohr propôs um novo modelo baseado em princípios da física quântica. Qual foi a principal contribuição de Bohr para o entendimento da estrutura atômica?

A) Elétrons misturados em uma massa positiva.
B) Átomos como esferas maciças.
C) Elétrons em órbitas fixas com níveis de energia definidos.
D) Núcleo atômico vazio e sem carga.

07 - Durante o desenvolvimento inicial da teoria atômica, acreditava-se que o átomo era a menor partícula da matéria, sem possibilidade de divisão. Qual modelo atômico defendia essa ideia?
A) Bohr
B) Thomson
C) Rutherford
D) Dalton

08 - Com base nos estudos de eletricidade e na análise das propriedades dos átomos, qual descoberta científica foi fundamental para o desenvolvimento do modelo atômico de Thomson?
A) O nêutron
B) O próton
C) O elétron
D) O núcleo

08 - Qual cientista, por meio de experimentos com partículas subatômicas, demonstrou que a maior parte do átomo é composta por espaço vazio?
A) Dalton
B) Bohr
C) Thomson
D) Rutherford

10 - De acordo com os estudos sobre a estrutura atômica, a ideia de que os elétrons só podem ocupar órbitas específicas foi proposta por qual cientista?
A) Rutherford
B) Dalton
C) Bohr
D) Thomson

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Gabarito Comentado

1. B – Dalton descreveu o átomo como uma esfera maciça, indivisível e neutra.
2. C – Thomson propôs o modelo do “pudim de passas”, com cargas negativas em uma massa positiva.
3. C – Rutherford usou a folha de ouro e partículas alfa para demonstrar a existência do núcleo.
4. C – Segundo Rutherford, os elétrons giram ao redor de um núcleo denso e positivo.
5. C – O modelo de Rutherford não explicava por que os elétrons não caíam no núcleo.
6. C – Bohr propôs níveis de energia fixos onde os elétrons se movem.
7. D – Dalton foi o primeiro a propor o átomo como indivisível.
8. C – A descoberta do elétron foi a base para o modelo de Thomson.
9. D – Rutherford, com seu experimento, mostrou que o átomo tem muito espaço vazio.
10. C – Bohr introduziu o conceito de órbitas fixas para elétrons com níveis de energia definidos.