Evolução dos modelos atômicos

Cada modelo respondeu a evidências experimentais do seu tempo e foi substituído quando novos experimentos revelaram seus limites. Apenas o modelo quântico é aceito hoje como descrição da estrutura eletrônica.

Abrir visualizações interativas

Modelo de Dalton
1803
John Dalton · modelo histórico
A matéria seria formada por átomos considerados partículas indivisíveis e maciças, características de cada elemento.
O que explicou
- Lei da conservação da massa
- Lei das proporções definidas
- Lei das proporções múltiplas
Limitações
- Não explicava a existência de partículas subatômicas
- Não explicava fenômenos elétricos da matéria
- Não explicava os espectros de emissão dos elementos
Por que foi substituído: Experimentos com tubos de raios catódicos, no final do século XIX, mostraram que existiam partículas com carga negativa menores que o átomo — o átomo, portanto, não era indivisível.
Visualizar o modelo de Dalton
Modelo de Thomson
1904
J. J. Thomson · modelo histórico
O átomo possui elétrons incorporados em uma região de carga positiva distribuída, resultando em um conjunto eletricamente neutro.
O que explicou
- Formação de íons pela perda ou ganho de elétrons
- Condução elétrica em gases
- Natureza dos raios catódicos
Limitações
- Não previa uma concentração de carga positiva em uma região pequena
- Não explicava os grandes desvios observados no espalhamento de partículas alfa
- Não explicava os espectros atômicos
Por que foi substituído: O experimento de espalhamento de partículas alfa (Geiger e Marsden, 1909-1911) mostrou desvios de grande ângulo, incompatíveis com carga positiva difusa.
Visualizar o modelo de Thomson
Modelo nuclear de Rutherford
1911
Ernest Rutherford, Hans Geiger, Ernest Marsden · modelo histórico
A carga positiva e praticamente toda a massa do átomo estão concentradas em um núcleo muito pequeno; os elétrons ocupam a vasta região restante.
O que explicou
- Desvios de grande ângulo no espalhamento de partículas alfa
- Concentração de massa do átomo
- Natureza nuclear da carga positiva
Limitações
- Pela eletrodinâmica clássica, um elétron acelerado irradiaria energia e colapsaria no núcleo
- Não explicava a estabilidade do átomo
- Não explicava os espectros de emissão descontínuos
Por que foi substituído: A instabilidade prevista pela física clássica e as raias espectrais discretas exigiram a introdução da quantização de energia, feita por Bohr em 1913.
Visualizar o modelo de Rutherford
Modelo de Bohr
1913
Niels Bohr · modelo histórico
Os elétrons ocupam apenas estados de energia permitidos (níveis quantizados). A emissão ou absorção de luz corresponde à transição entre esses estados.
O que explicou
- Séries espectrais do hidrogênio (Balmer, Lyman)
- Estabilidade do átomo em estados estacionários
- Relação entre cor da luz emitida e diferença de energia
Limitações
- Descreve bem apenas o hidrogênio e íons hidrogenoides
- Não explica a estrutura fina nem o desdobramento de linhas espectrais
- É incompatível com o princípio de incerteza: órbitas definidas não existem
Por que foi substituído: A mecânica quântica (Schrödinger, Heisenberg, Born, 1925-1926) substituiu órbitas por funções de onda e distribuições de probabilidade, descrevendo corretamente átomos multieletrônicos.
Visualizar o modelo de Bohr
Modelo mecânico-quântico
1925 em diante
Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born, Wolfgang Pauli, Louis de Broglie · modelo científico atual
O elétron é descrito por uma função de onda. O quadrado do seu módulo fornece a densidade de probabilidade de encontrar o elétron em cada região do espaço.
O que explicou
- Espectros de átomos multieletrônicos
- Ligação química e geometria molecular
- Propriedades periódicas e magnetismo
Limitações
- Não fornece trajetórias — apenas probabilidades
- Soluções analíticas exatas existem só para sistemas de um elétron; os demais exigem aproximações
Por que continua aceito: É o modelo atualmente aceito. Continua sendo refinado (por exemplo por correções relativísticas e pela eletrodinâmica quântica), mas não foi substituído.
Visualizar o modelo de Schrödinger

Modelo de Dalton

O que explicou

Limitações

Modelo de Thomson

O que explicou

Limitações

Modelo nuclear de Rutherford

O que explicou

Limitações

Modelo de Bohr

O que explicou

Limitações

Modelo mecânico-quântico

O que explicou

Limitações