Modelo Atmico de Niels Henrik David BohrClique para editar o estilo do subttulo mestre

4/10/12

Niels Henrik David BohrNiels Henrik David Bohr nasceu no dia 7 de Outubro de 1885, em Copenhagen, era filho de Christian Bohr e Ellen Adler Bohr. Christian Bohr, professor de fisiologia na Universidade de Copenhagen, tornou-se famoso devido ao seu trabalho sobre os aspectos fsicos e qumicos da respirao. Niels Bohr tinha dois irmos: Jenny e Harald. Niels, assim como o seu irmo Harald Bohr ( que se viria a tornar um famoso matemtico ), cresceu num ambiente favorvel ao desenvolvimento das suas capacidades, pois o seu pai era um importante fisilogo e foi responsvel pelo despertar do interesse de Niels pela fsica, e a sua me descendia de uma famlia que se 4/10/12

Quando ainda era estudante, um anncio, da Academia de Cincias de Copenhaga, daria um prmio para quem resolvesse um determinado problema cientfico isso levou-o a realizar uma investigao terica e experimental sobre a tenso da superfcie provocada pela oscilao de jactos fludos. Este trabalho, levado a cabo no laboratrio do seu pai, ganhou o prmio (a medalha de ouro) e foi publicado em Transactions of the Royal Society, em 1908. Bohr continuou as suas investigaes e a sua tese de doutoramento incidiu sobre as propriedades dos metais com a ajuda da teoria dos eltrons que ainda hoje um clssico no campo da fsica. Nesta pesquisa Bohr confrontou-se com as implicaes da teoria quntica de Planck. No Outono de 1911, Bohr mudou-se para Cambridge, onde trabalhou no Laboratrio Cavendish sob a orientao de J. J. Thomson.

4/10/12

Na Primavera de 1912, Niels Bohr passou a trabalhar no Laboratrio do Professor Rutherford, em Manchester. Neste laboratrio, Bohr realizou um trabalho sobre a absoro de raios alpha, que foi publicado na Philosophical Magazine, em 1913. Entretanto, Bohr passou a dedicar-se ao estudo da estrutura do tomo, baseando-se na descoberta do ncleo atmico, realizada por Rutherford. No mesmo ano, Bohr casou com Margrethe Norlund, com quem viria a ter seis filhos. Quando regressou Dinamarca em 1913, Bohr procurou estender ao modelo atmico proposto por Rutherford os conceitos qunticos de Planck.

4/10/12

Bohr acreditava que, utilizando a teoria quntica de Planck, seria possvel criar um novo modelo atmico, capaz de explicar a forma como os eltrons absorvem e emitem energia radiante. Esses fenmenos eram particularmente visveis na anlise dos espectros luminosos produzidos pelos diferentes elementos. Ao contrrio do produzido pela luz solar, esses espectros apresentam linhas de luz com localizaes especficas, separadas por reas escuras. Nenhuma teoria conseguira at ento explicar a causa dessa distribuio. Em 1913, Bohr , estudando o tomo de hidrognio, conseguiu formular um novo modelo atmico. Bohr concluiu que o eltron do tomo no emitia radiaes enquanto permanecesse na mesma rbita, emitindo-as apenas quando se desloca de um nvel de maior energia (rbita mais distante do ncleo) para outro de menor energia (rbita menos distante).

4/10/12

A teoria quntica permitiu-lhe formular essa concepo de modo mais preciso: as rbitas no se localizariam a quaisquer distncias do ncleo, pelo contrrio, apenas algumas rbitas seriam possveis, cada uma delas correspondendo a um nvel bem definido de energia do eltron. A transio de uma rbita para a outra seria feita por saltos pois, ao absorver energia, o eltron saltaria para uma rbita mais externa e, ao emiti-la, passaria para outra mais interna. Cada uma dessas emisses aparece no espectro como uma linha luminosa bem localizada. A teoria de Bohr, que foi sucessivamente enriquecida, representou um passo decisivo no conhecimento do tomo. Assim, a teoria de Bohr permitiu a elaborao da mecnica quntica partindo de uma slida base experimental. A publicao da teoria sobre a constituio do tomo teve uma enorme repercusso no mundo cientfico. Com apenas 28 anos de idade, Bohr era um fsico famoso com uma brilhante 4/10/12 carreira.

De 1914 a 1916 foi professor de Fsica Terica na Universidade de Victoria, em Manchester. Mais tarde, voltou para Copenhaga, onde foi nomeado diretor do Instituto de Fsica Terica em 1920. Em 1922, recebeu o Prmio Nobel da Fsica. No mesmo ano, Bohr escreveu o livro The Theory of Spectra and Atomic Constitution, cuja segunda edio foi publicada em 1924. Com o objetivo de comparar os resultados obtidos por meio da mecnica quntica com os resultados que, se obteriam na mecnica clssica, Bohr enunciou o princpio da correspondncia.

4/10/12

Segundo este princpio, a mecnica clssica representa o limite da mecnica quntica quando esta trata de fenmenos do mundo microscpico. Bohr estudou ainda a interpretao da estrutura dos tomos complexos, a natureza das radiaes X e as variaes progressivas das propriedades qumicas dos elementos. Bohr dedicou-se tambm ao estudo do ncleo atmico. O modelo de ncleo em forma de gota de gua revelou-se muito favorvel para a interpretao do fenmeno da fisso do urnio, que abriu caminho para a utilizao da energia nuclear. Bohr descobriu que durante a fisso de um tomo de urnio desprendia-se uma enorme quantidade de energia e reparou ento que se tratava de uma nova fonte energtica de elevadssimas potencialidades. Bohr, com a finalidade de aproveitar essa energia, foi at Princeton, na Filadlfia, onde se encontrou com Einstein e Fermi para discutir com estes o problema.

4/10/12

Em 1933, juntamente com seu aluno Wheeler, Bohr aprofundou a teoria da fisso, evidenciando o papel fundamental do urnio 235. Estes estudos permitiram prever tambm a existncia do plutnio. Em 1934, publicou o livro Atomic Theory and the Description of Nature, que foi reeditado em 1961. Em Janeiro de 1937, Bohr participou na Quinta Conferncia de Fsica Terica, em Washington, na qual defendeu a interpretao de L. Meitner e Otto R. Frisch, tambm do Instituto de Copenhaga, para a fisso do urnio. Segundo esta interpretao, um ncleo atmico de massa instvel era como uma gota de gua que se rompe. Trs semanas depois, os fundamentos da teoria da gota de gua foram publicados na revista Physical Review. A esta publicao seguiram-se muitas outras, todas relacionadas com o ncleo atmico e a disposio e caractersticas dos eltrons que giram em torno dele.

4/10/12

Um ano depois de se ter refugiado em Inglaterra, devido ocupao nazi da Dinamarca, Bohr mudou-se para os Estados Unidos, onde ocupou o cargo de consultor do laboratrio de energia atmica de Los Alamos. Neste laboratrio, alguns cientistas iniciavam a construo da bomba atmica. Bohr, compreendendo a gravidade da situao e o perigo que essa bomba poderia representar para a humanidade, dirigiu-se a Churchill e Roosevelt, num apelo sua responsabilidade de chefes de Estado, tentando evitar a construo da bomba atmica. Mas a tentativa de Bohr foi em vo. Em julho de 1945 a primeira bomba atmica experimental explodiu em Alamogordo. Em Agosto desse mesmo ano, uma bomba atmica destruiu a cidade de Hiroshima. Trs dias depois, uma segunda bomba foi lanada em Nagasqui.

4/10/12

Em 1945, finda a II Guerra Mundial, Bohr regressou Dinamarca, onde foi eleito presidente da Academia de Cincias. Bohr continuou a apoiar as vantagens da colaborao cientfica entre as naes e para isso foi promotor de congressos cientficos organizados periodicamente na Europa e nos Estados Unidos. Em 1950, Bohr escreveu a Carta Aberta s Naes Unidas em defesa da preservao da paz, por ele considerada como condio indispensvel para a liberdade de pensamento e de pesquisa. Em 1955, escreveu o livro The Unity of Knowledge.

4/10/12

Em 1957, Niels Bohr recebeu o Prmio tomos para a Paz. Ao mesmo tempo, o Instituto de Fsica Terica, por ele dirigido desde 1920, afirmou-se como um dos principais centros intelectuais da Europa. Bohr morreu a 18 de Novembro de 1962, vtima de uma trombose, aos 77 anos de idade.

4/10/12

Modelo Atmico de BohrOs problemas com o modelo do tomo de Rutherford foram resolvidos de uma forma surpreendente pelo jovem fsico dinamarqus Niels Bohr. Em 1912, Bohr determinou algumas leis para explicar o modelo pelo qual os eltrons giram em rbita ao redor do ncleo atmico. O que tornou a sua abordagem especialmente interessante foi que ele no tentou justificar as suas leis ou encontrar razes para elas. As leis faziam muito pouco sentido, quando comparadas com as teorias j bem estabelecidas da Fsica. Com efeito, Bohr dizia: Aqui esto algumas leis que parecem impossveis, porm elas realmente correspondem ao modo como os sistemas atmicos parecem funcionar, de forma que vamos uslas.

4/10/12

Bohr comeou por presumir que os eltrons em rbita no descreviam movimento em espiral em direo ao ncleo. Isto contradizia tudo que se conhecia de eletricidade e magnetismo, mas adaptava-se ao modo pelo qual as coisas aconteciam. Nesta ocasio Bohr determinou as suas duas leis para o que realmente ocorre. - Primeira Lei: os eltrons podem girar em rbita somente a determinadas distncias permitidas do ncleo. Considere o tomo de hidrognio, por exemplo, que possui apenas um eltron girando ao redor do ncleo. Os clculos de Bohr mostraram quais as rbitas possveis. A figura mostra as cinco primeiras destas rbitas permitidas. A primeira rbita situa-se um pouco alm de um Angstrom do ncleo (0,529 Angstrom). A segunda rbita permitida situa-se em um pouco mais de que 2 Angstrom do ncleo (2,116 Angstrom).

4/10/12

Embora a figura mostre apenas as cinco primeiras rbitas, no existe limite para o nmero de rbitas teoricamente possveis. Por exemplo, a centsima rbita de Bohr para o tomo de hidrognio estaria dez mil vezes mais afastada do ncleo do que a primeira rbita, a uma distncia de 5.290 Angstrom. rbitas de Bohr para o tomo de hidrognio:

4/10/12

Entretanto, as rbitas extremamente distantes, tais como a dcima, a vigsima ou a centsima rbita, so improvveis. bastante provvel que um eltron em uma rbita distante fosse perdido pelo tomo. Em outras palavras outro tomo o arrebataria, ou uma onda de energia eletromagnticas o deixaria como um eltron livre movendo-se atravs do espao entre os tomos. Por conseguinte, as rbitas mais importantes, aquelas que desempenham um papel principal na produo do espectro linear de um tomo, so as rbitas mais internas. uma lei bastante estranha esta de os eltrons poderem ocupar apenas determinadas rbitas fixas. Isto significa dizer que a maioria das rbitas seriam impossveis. Um eltron de hidrognio no poderia girar numa rbita a 0,250, 1,000 ou 2,150 ngstron; as nicas rbitas permitidas so as enumeradas na figura.

4/10/12

Este um comportamento muito diferente daquele dos objetos que nos cercam. Suponha que uma bola arremessada de uma sala s pudesse seguir 2 ou3 trajetos determinados, em vez das centenas de trajetos diferentes que ela realmente pode seguir. Seria como se a sala tivesse trajetos invisveis orientando a bola. Assim, a lei de Bohr afirma que os eltrons agem como se o espao ao redor do ncleo atmico possusse trajetos invisveis. Mas Bohr no deu justificativa para esta estranha situao. Neste ponto chegamos Segunda lei de Bohr.-

Segunda Lei: um tomo irradia energia quando um eltron salta de uma rbita de maior energia para uma de menor energia.

Alm disso, um tomo absorve energia quando um eltron deslocado de uma rbita de menor energia para uma rbita de maior energia..

4/10/12

Em outras palavras, os eltrons saltam de uma rbita permitida para outra medida que os tomos irradiam ou absorve energia. As rbitas externas do tomo possuem mais energia do que as rbitas internas. Por conseguinte, se um eltron salta da rbita 2 para a rbita 1, h emisso de luz, por outro lado, se luz de energia adequada atingir o tomo, esta capaz de impelir um eltron da rbita 1 para a rbita 2. Neste processo, a luz absorvida.

4/10/12

A linha vermelha no espectro atmico causada por eltrons que saltam da terceira rbita para a segunda rbita.

A linha verdeazulada no espectro atmico causada por eltrons que saltam da quarta rbita para a segunda rbita. A linha azul no espectro atmico causada por eltrons que saltam da quinta rbita para a segunda rbita.

4/10/12

A linha violeta mais brilhante no espectro atmico causada por eltrons que saltam da sexta rbita para a segunda rbita. interessante ver que os comprimentos de onda da luz encontrada no espectro do hidrognio corresponde a diferentes rbitas. O comprimento de onda estabelece uma relao com a energia. Os menores comprimentos de onda de luz significam vibraes mais rpidas e maior energia. Por exemplo, a linha verde-azulada no espectro linear do hidrognio causada por eltrons que saltam da Quarta rbita para a Segunda rbita. A figura mostra como cada linha no espectro resulta de um determinado salto de eltrons.

4/10/12

Todos os saltos na figura so de rbitas de maior nvel para a rbita 2. O salto de mais baixa energia o da terceira rbita para a segunda, e este salto produz a linha vermelha a 6,563 ngstron. Finalmente, existe uma srie de linhas na extremidade violeta do espectro, produzida por eltrons que saltam de rbitas externas distantes para a Segunda rbita. No caso dos tomos de hidrognio, somente os saltos para a Segunda rbita produzem linhas espectrais na parte visvel do espectro. Os saltos para a primeira rbita produzem irradiao ultravioleta ondas mais curtas do que as luminosas, ao passo que os saltos para a Terceira, Quarta e Quinta rbita produzem irradiao infravermelha (ondas mais longas do que as luminosas). As rbitas determinadas por Bohr e a forma pela qual os eltrons saltam entre estas destruram a antiga imagem dos eltrons girando em espiral em direo do ncleo.

4/10/12

Tambm anulara a existncia de radiao atmica ser um espectro luminoso contnuo, e responsvel pelo espectro linear. Era tudo muito estranho. As ideias arrojadas e imaginativas de Bohr engendraram algo que funcionava muito bem. Mas nem Bohr nem ningum poderia compreender exatamente como funcionava.

4/10/12

AgradecimentosCaio Ruggiero Danilo Ribeiro de Castro Moura Felipe Verones Leonardo Figueira Marcelo Herinque Otvio Ribeiro Gomes Dario Roger Arajo Ruan Aguiar N 03 N 06 N 08 N 19 N 21 N23 N 25 N26

4/10/12