O obscuro universo do átomo

Mundo atômico

Como eu disse para vocês, nos últimos posts, a física encontrou seus limites, está retornando às suas raízes. Os físicos, químicos e astrônomos, agora, se juntam aos filósofos para trocar conhecimentos.

Na realidade, todo o conhecimento está interligado entre si em algum ponto determinado.

Sempre foi uma tarefa difícil, para alunos e leigos, separar a química da física, não é para menos, a inocente ideia de que a física é um processo natural, e que não altera os elementos de um determinado ser, já não existe mais.

Depois dos efeitos catastróficos das bombas, lançadas no Japão, na Segunda Guerra Mundial, ficou difícil entender a física como um processo natural. Nada melhor do que uma pequena leitura em torno do átomo, para iniciarmos uma jornada a um mundo obscuro do micro-universo.

Desde a história antiga, o átomo sempre foi visto como a menor partícula do elemento químico – Não é físico – com as novas descobertas, no fim do século dezenove, novas partículas subatômicas forçaram a revisão desses conceitos.

Podemos afirmar que, a partir de nosso habitat natural, podemos imaginar três Universos distintos – ou seriam três níveis de um mesmo universo? – onde o micro-universo, ou universo subatômico, é o menor deles.

O universo no qual vivemos, o único visível a olho nú, mesmo assim ainda não decifrado totalmente pelo homem, seria o segundo – pode ser o primeiro, ou o terceiro, não faz a menor diferença –  através do qual tentamos conhecer os mistérios além de nossa visão.

A constituição do átomo é formada da seguinte maneira:

Núcleo – No centro do átomo, o seu núcleo seria dividido em prótons e nêutrons, com exceção de elementos como o hidrogênio, que não possui nêutrons.

Elétrons – Seria o elemento que circula ao redor do núcleo.

O corpo humano é composto de átomos.

Segundo os cientistas, considerando o tamanho do átomo igual ao de uma bola de futebol, o elétrom estaria a centenas de metros de distância, assim, a maior parte de nosso corpo seria constituído de espaço vazio, espaço que fica entre o elétron e o núcleo do átomo.

Considerando-se que já era difícil imaginar que o corpo humano seria formado, em sua maior parte, por água, fica mais fácil aceitar a ideia de que nosso corpo seja constituído, em sua maior parte, por um “nada” absoluto. Dentro desse estudo, concluímos que nós quase não existimos.

O estudo do átomo é antigo, na Grécia, por volta de 450 a. c., já são registrados os primeiros estudos do átomo, por Leucipo e Demócrito. 

Segundo demócrito (Wikipedia):

“Os átomos constituiriam toda e qualquer matéria;

Sendo iguais, os átomos diferenciariam-se  somente em forma, tamanho e massa.

Segundo os gregos, os átomos teriam um limite de tamanho, por isso seriam invisíveis. As diferentes matérias da natureza viriam do movimento dos átomos, que ao se chocarem, formariam conjuntos maiores, formando diferentes corpos, com características próprias.

Acreditava-se que os quatro elementos: fogo, terra, água e ar, misturados em proporções diferentes,  resultariam em propriedades físico-químicas diferentes.

Leucipo e Demócrito imaginaram que a matéria não poderia ser dividida infinitamente, mas partindo-a várias vezes, chegaríamos a uma partícula muito pequena: uma esfera indivisível – nem mesmo por processo químico – impenetrável e invisível. Com a ajuda de Lucrécio, a ideia dos filósofos teve rápida propagação.

Em 1908, realizando experiências de bombardeio de lâminas de ouro com partículas alfa (partículas de carga positiva, liberadas por elementos radioativos), Rutherford fez uma importante constatação: a grande maioria das partículas atravessava diretamente a lâmina, algumas sofriam pequenos desvios e outras, em número muito pequeno (uma em cem mil), sofriam grandes desvios em sentido contrário.

No átomo existem espaços vazios; a maioria das partículas o atravessava sem sofrer nenhum desvio.

No centro do átomo existe um núcleo muito pequeno e denso; algumas partículas alfa colidiam com esse núcleo e voltavam, sem atravessar a lâmina.

O núcleo tem carga elétrica positiva; as partículas alfa que passavam perto dele eram repelidas e, por isso, sofriam desvio em sua trajetória.

Pelo modelo atômico de Rutherford, o átomo é constituído por um núcleo central, dotado de cargas elétricas positivas (prótons), envolvido por uma nuvem de cargas elétricas negativas (elétrons).”

Todo esse estudo me deu fome de conhecimento, por exemplo:

Imaginando que nosso corpo, ou de qualquer outra matéria, seja constituída, em sua maior parte de “vazio absoluto”, então, isso implica que eliminando esse vazio absoluto, nosso corpo seria reduzido ao tamanho de um pequeno boneco, ou boneca-  certo?

Imaginando que o homem tenha se enganado ao achar que não havia um mundo subatômico, havia,  isso implicaria em um limite, mas não necessariamente no fim dessa viagem à mundos cada vez menores e mais obscuros.

Isso poderia explicar parte do fenômeno do buraco negro, onde tudo desaparece, até a luz é sugada por essa força. Além da possibilidade do eletromagnetismo nesse processo.

O fato é que o buraco negro, de certa forma, “seca” tudo, como se tudo fosse nada, inclusive o núcleo do átomo que levaria a outros mundos ainda menores. É como se, no buraco negro, todos os mundos além do mundo subatômico fossem invadidos, todos os espaços vazios encontratos, transformando tudo em nada.

O elétron, elemento que orbita o núcleo do átomo possui carga negativa, enquanto o próton possui energia positiva. O nêutron não possui carga elétrica.

No elemento químico hélio, seus átomos estão em movimento de mútuo ricochete. Em temperatura ambiente eles aumentam seu movimento, portanto sua energia; quando a temperatura diminui, o volume diminui e a densidade aumenta. Em – 273,15 graus negativos, o nível de energia será zero absoluto.

Como a carga negativa dos átomos, os elétrons, não se distribui de maneira uniforme, as cargas positivas do núcleo, prótons, penetram por essas  áreas criando a atração eletrostática entre os átomos.

Esse processo também é verificado no elemento químico Hélio, quando a temperatura diminui, acaba por se liquefazer, atrair outros átomos, a 4,3 graus acima do zero absoluto. Em outros gases, a simetria é maior e as cargas positivas conseguem penetrar mais facilmente, podendo se liquefazer em temperaturas bem maiores.

Com exceção do elemento hélio, outros tipos de átomos possuem boa simetria, assim a distribuição eletrônica é feita em camadas, quando um átomo possui excesso de elétrons em sua última camada, pode transferir elétrons para outros átomos que tem falta, criando equilíbrio.  Quando essas camadas estiverem completas, atingem sua estabilidade máxima.

Por terem sua última camada incompleta, falta de estabilidade, em número de elétrons, esses átomos acabam por se atrair, nessas falhas, por onde penetra a carga positiva.

Nesse processo de troca de elétrons, pode ocorrer tanto a aglutinação de átomos, como o compartilhamento destes.

O compartilhamento de elétrons, pelos átomos, pode criar uma atração tão forte entre os átomos, que ficará difícil separá-los, recebendo então o nome de moléculas.

Nem sempre a combinação de dois átomos é suficiente para se criar uma estabilidade, formando uma molécula, apesar disso, é muito frequente. O hidrogênio e o oxigênio, são exemplos típicos, onde a molécula de hidrogênio é formada por dois átomos (H2) e a do oxigênio também (O2).

A molécula da água é composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Note que, nesse caso, da água, há dois elementos químicos envolvidos, o hidrogênio e o oxigênio. 

A química orgânica apresenta as macromoléculas, ou moleculas que compartilham elétrons entre até quatro elementos químicos diferentes, como é o caso do carbono.
Essa é a base das moléculas que caracterizam o tecido vivo, ou seja, a base da vida. Quanto maior a molécula e menos uniforme a distribuição de sua carga elétrica, mais provável será a reunião de muitas moléculas e a formação de substâncias líquidas ou sólidas. Os sólidos são mantidos fortemente coesos pelas interações eletromagnéticas dos elétrons e prótons e entre átomos diferentes e entre moléculas diferentes.

Em algumas ligações atômicas onde os elétrons podem ser transferidos, formam-se os chamados cristais (substâncias iônicas). Nestes, os átomos podem estar ligados em muitos milhões, formando padrões de grande uniformidade. No átomo, sua interação nuclear diminui à medida que aumenta a distância. As moléculas da água por exemplo são chamadas de aguacormicas.

fonte: Wikipedia