Capitulo 4 - Modelo de Bohr
Antecedentes Históricos
Detalhes sobre os antecedentes históricos do modelo de Bohr podem obtidos na leitura complementar A História do Modelo de Bohr. Aqui faremos apenas as referências históricas absolutamente essenciais. Bohr desenvolveu seu modelo a partir dos estudos de Rutherford (Capítulo 2), segundo os quais o átomo seria constituído de um núcleo muito pequeno, em volta do qual gravitam os elétrons. É um modelo semelhante ao sistema planetário. Assim, o sol seria o núcleo, e os planetas seriam os elétrons.
Assim posto, esse modelo viola a teoria eletromagnética clássica, uma vez que partículas carregadas aceleradas emitem radiação eletromagnética. Ora, um elétron girando em torno de um núcleo está submetido a uma força centrípeta (dada pela interação coulombiana). Então, por causa da aceleração centrípeta, o elétron vai perder energia, e com o passar do tempo ele vai diminiuir seu raio de giro e chocar-se com o núcleo. Veremos mais adiante como Bohr enfrentou esse problema.
Outros fatos históricos importantes, mas que aparentemente não eram do conhecimento de Bohr, eram as famosas linhas espectrais, obtidas com diversos materiais. Fraunhofer as obteve analisando a parte visível da luz solar. Logo depois se percebeu que todos os materiais emitem essas linhas espectrais, e elas passaram a ser usadas para identificação dos mais diversos materiais na forma gasosa.
Na simulação abaixo temos uma lâmpada incandescente, que emite todas as cores, e lâmpadas de materiais gasosos, cada um com seu espectro característico. Vamos fazer alguns "experimentos". A figura mostra uma fonte de tensão para alimentar as lâmpadas. Ao lado, há um espectrômetro ótico para analisar o espectro emitido pela lâmpada instalada na fonte de tensão. Para "instalar" o espectrômetro, clique na barra verde com o rótulo Posicione a fenda do espectrômetro. Depois, clique em cada lâmpada e observe seu espectro na escala à direita. A escala fornece os valores dos comprimentos de onda emitidos pela lâmpada. Observando atentamente todos os espectros, você poderá descobrir qual a composição do gás contido na lâmpada assinalada com ?
Na realidade, cada espectro tem mais linhas do que as que você viu na simulação acima. Mais adiante você vai entender melhor essa questão.
No contexto do modelo de Bohr, os mais interessantes são os resultados obtidos com o hidrogênio. Quando esses espectros foram observados, diversos pesquisadores tentaram descobrir o que havia de sistemático nos registros. Essas tentativas deram origem às relações que hoje conhecemos como séries espectrais. As mais importantes, para o caso do hidrogênio, são as seguintes:
Nas relações acima, R=1.097x107 m-1, é a constante de Rydberg. Calculando-se o valor de l para cada série, chegaremos à conclusão que a única pertencente à parte visível do espectro do hidrogênio é a de Balmer. As séries de Paschen, Brackett e Pfund, encontram-se no infravermelho, enquanto a série de Lyman representa a região ultravioleta do espectro do hidrogênio. Na animação abaixo você pode visualizar todas as linhas dessas séries. A barra superior, com largas faixas coloridas, é a parte do espectro eletromagnético que inclui a radiação ultravioleta (UV), a luz visível, e o infravermelho. Clicando no botão "adiante" visualiza-se: em primeiro lugar, todas as linhas emitidas pelo hidrogênio; depois as séries acima em conjunto, e depois cada uma separadamente, com maior resolução. A observação de faixas ao invés de linhas é uma conseqüência da resolução do monitor. No laboratório, com equipamento apropriado, podemos observar linhas estreitas.
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