A principal diferença do modelo atômico que utilizamos hoje para o de Bohr foi a descoberta de partículas sem carga elétrica no núcleo do átomo: o nêutron. Fora isso, o modelo atômico atual, chamado mecânico-quântico, foi desenvolvido a partir de alguns outros princípios.
Eles serão explicados nas aulas de física moderna. Por enquanto, ficam como curiosidade e motivação para você conhecer alguns dos grandes nomes da ciência.
Albert Einstein
Em 1905, logo após Max Planck formular a sua teoria dos quanta, Einstein postula que a energia possui massa e que a massa é energia. Este postulado muitas vezes é lembrado pela famosa equação E = mc² (não se atenha à equação nesse momento, não é necessário entendê-la por completo). Einstein também observou que a luz deve apresentar natureza ondulatória, mas também natureza corpuscular (fótons de energia ou quanta de massa da luz). E essa natureza da luz será aplicada ao elétron, como veremos no próximo cientista.
Louis de Broglie
Propôs o comportamento de dualidade do elétron, tendo tanto comportamento corpuscular como ondulatório, assim como a luz. O elétron passa a ser conhecido como partícula-onda.
Werner Karl Heisenberg
Estabeleceu que não é possível determinar com precisão, em um dado momento, a posição e a velocidade de uma partícula (elétron). E o que isso significa? Não é possível saber, ao mesmo tempo, a posição e a energia do elétron. Essa restrição ficou conhecida como o Princípio da Incerteza!
Erwin Shrödinger
Definiu o orbital através de complexas equações matemáticas: região do espaço atômico onde há maior probabilidade de se encontrar o elétron. Agora, no lugar de órbitas definidas, temos orbitais! Schrödinger estabeleceu uma equação que relaciona a energia do sistema eletrônico com as suas propriedades ondulatórias, expressando a energia do elétron como energia cinética e energia potencial, e, a partir dela, os números quânticos são definidos. Falaremos mais dos números quânticos a seguir.
Wolfgang Pauli
Observou que existia uma regra para a distribuição eletrônica dos níveis, subníveis e orbitais. Pauli estabeleceu que, em um átomo, dois elétrons não podem ocupar o mesmo estado quântico simultaneamente, ou seja, não podem ter os mesmos números quânticos. Esse princípio ficou conhecido como Princípio de exclusão de Pauli. Esse princípio limita que cada orbital só acomode um par de elétrons, com spins opostos e antiparalelos.
E o que é o spin? Os elétrons apresentam um movimento de rotação ao redor de seu próprio eixo, o que gera um campo magnético. Esse movimento de rotação ao redor do próprio eixo é denominado de spin eletrônico.
Friedrich Hund
Propôs uma regra de preenchimento eletrônico dos elétrons, estabelecida pelo Princípio da Máxima Multiplicidade. Devido à repulsão eletrônica pela presença de dois elétrons no mesmo orbital, o preenchimento eletrônico dos subníveis deve ser feito adicionando um elétron em cada orbital. Somente após todos os orbitais do subnível estarem completamente semipreenchidos, coloca-se o segundo elétron no orbital.
Linus Pauling
Estabeleceu a ordem de preenchimento crescente de energia em níveis e subníveis através de um diagrama, o famoso Diagrama de Linus Pauling! Esse diagrama também é conhecido como Regra de Madelung, e veremos ele com mais detalhes em seguida.
Modelo atômico atual:
► Núcleo denso e compacto (prótons e nêutrons);
► Elétrons giram ao redor do núcleo de maneira deslocalizada;
► Elétron como partícula-onda;
► Orbital: região com maior probabilidade de se encontrar o elétron.
Agora que já temos a base das teorias propostas sobre o comportamento do elétron e conhecimento sobre o preenchimento eletrônico, vamos aprender sobre os números quânticos, que são a base da distribuição eletrônica!