Metalurgia e materias apostila

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METALURGIA – INSPETOR DE EQUIPAMENTOS

1. ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS

1.1. Ligações Interatômicas
1.1.1. O modelo atômico
A intuição da existência de partículas indivisíveis que constituem todas as coisas foi relatada pelo
filósofo grego Demócrito em aproximadamente 540 a.C.
Demócrito afirmou que estas partículas, que denominou átomos, sempre tinham existido, não podiam
serdestruídas e assumiam tamanhos e formas diferentes, mas eram feitas do mesmo material básico.
As diversas substâncias que percebemos seriam decorrentes da forma como os átomos se ligam entre
si. Além disso, segundo Demócrito, os átomos de substâncias sólidas também vibravam ou pulsavam
os átomos da fumaça ou do fogo movimentavam-se livremente, colidindo uns com os outros.
Estes conceitos filosóficoschegaram até nós indiretamente, através das criticas de Aristóteles, que
considerava a idéia do átomo como errada.
As opiniões de Aristóteles sobre questões científicas eram consideradas por todos como definitivas,
portanto, não se discutiu mais o assunto por cerca de 2000 anos.
A prova de que a matéria não era continua, isto é, capaz de ser dividida infinitamente, e sim composta
porpartículas, foi obtida pelo químico inglês John Dalton, que no início do século XIX provou que os
elementos eram sempre encontrados nas substâncias em proporções simples, originando o conceito de
fórmula química.
Com o estudo da eletrólise por Michael Faraday, na década de 1830, descobriu-se que os átomos se
constituíram de partículas de carga elétrica negativa e de carga elétrica positiva.
O estudo commateriais radioativos ou excitados com corrente elétrica levou à descoberta da radiação
β , constituída de partículas de carga negativa com massa muito pequena. Estas partículas foram
denominadas de elétrons e sua descoberta por J.J. Thomson ocorreu em 1897.

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Thomson criou um modelo atômico, apresentado na Figura 1.1, onde numa massa de material de
carga positiva estavam encravados oselétrons, como passas em um bolo.

FIGURA 1.1 - O modelo atômico de Thomson
Este modelo foi rapidamente superado em função da experiência de Ernest Rutherford e Ernest
Mardsen realizada em 1911, que se constituía no bombardeio de uma finíssima folha de ouro com
partículas alfa, de carga positiva. Caso o modelo de Thomson fosse verdadeiro, as partículas alfa se
dispersariam pouco aoatravessar a folha de ouro.
Como indicado na figura 1.2 o resultado obtido foi diferente do esperado, levando ao estabelecimento
do modelo atômico apresentado na figura 1.3.

FIGURA 1.2 - Resultado esperado e real da experiência de Rutherford e Marsden

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FIGURA 1.3 - Modelo atômico de Rutherford onde o átomo é visto como um sistema solar em
miniatura, com elétrons girando em tomo do núcleo, decarga positiva.
O modelo atômico de Rutherford, de elétrons girando em tomo do núcleo de carga positiva, não era
compatível com os conhecimentos de eletricidade e de magnetismo já disponíveis na época, que
previam que, devido à atração entre cargas opostas, os elétrons, de carga negativa, perderiam energia
gradualmente e percorreriam uma espiral em direção ao núcleo, de carga positiva. Nestaperda de
energia, os elétrons emitiriam uma radiação eletromagnética de espectro contínuo, isto é, um arco-íris
de luz. Segundo este modelo, toda a matéria seria instável e entraria imediatamente em colapso.
Como isto não é verdade, tornava-se necessária uma reformulação desta teoria do modelo atômico.
Em 1912 o físico dinamarquês Niels Bohr propôs que os elétrons deveriam girar somente adeterminadas distâncias do núcleo. Os elétrons irradiariam energia ao saltar de uma órbita de maior
energia, situada mais próxima do núcleo, para outra de menor energia. No deslocamento no sentido
contrário os elétrons absorveriam energia. Este modelo explicava as linhas espectrais que associavam
a cada elemento emissões de energia em determinados comprimentos de onda e não segundo um
espectro...
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