O Átomo

I – O Átomo

Sabemos, da física atômica elementar, ser a matéria constituída de espécies atômicas cuja estrutura nuclear e órbitas eletrônicas as individualizam. No modelo clássico, à semelhança dos sistemas planetários, os elétrons distribuem-se em camadas ou níveis de energia ao redor do núcleo, formando o que se convencionou chamar nuvem eletrônica. Lembrando de que falamos de matéria ordinária, ou cenomatéria, os elétrons do mundo atômico se individualizam por seus números quânticos correspondentes.

Por sua vez, as partículas constituintes do núcleo atômico, prótons e nêutrons (admitamos um modelo simplificado), se ajustam a distâncias muito pequenas umas das outras, pois a força de caráter nuclear, que mantém juntas partículas de mesma carga com partículas de carga neutra, tem alta intensidade e curto alcance, além do qual, predominam as interações eletrostáticas coulombianas.

A ordem de grandeza da primeira órbita de Bohr³ para o raio nuclear poderá dar uma idéia da distância relativa da periferia do núcleo atômico para a primeira órbita: a primeira órbita atômica é cerca de 50.000 mil vezes o tamanho do núcleo atômico.

Como uma ilustração dessas relações do mundo atômico, tomemos como análogo o sistema solar, visto na figura, e as enormes proporções das órbitas planetárias para o raio do Sol. Na figura temos na quinta órbita o planeta Júpiter, faltando as representações das órbitas de Saturno, Urano, Netuno e Plutão. Essas órbitas não representadas na figura são de tal ordem de grandeza que impossível seria representá-las nesta escala. Pode-se ainda observar “estranhos” corpos chamados Ulysses, New Horizons, Rosetta, Messenger e Sirtf: são naves terrestres a perscrutar o sistema solar. Os pontos ao fundo são estrelas ou galáxias distantes que, na nossa analogia, seriam outros átomos deslocados de seus lugares próprios, ou aglomerados destes, presentes numa solução sólida. Porém, discutiremos isso mais adiante.

Courtesy NASA/JPL-Caltech

Voltando ao mundo atômico, às distâncias interorbitais, da primeira órbita até a mais externa, soma-se a incerteza de se encontrar um elétron numa certa posição num dado instante, dada pelo Princípio da Incerteza devido a Heisenberg ¹⁹. Desse princípio tem-se que quão mais precisamente a posição de uma partícula é determinada, menor a precisão com que se determina o seu movimento ou onde ela se encontrará num próximo instante. Isto tudo torna o átomo um imenso “vazio”, guardadas as proporções, à semelhança de um sistema planetário visto sob uma ótica de longo alcance conforme ilustrado. Nestas condições, tudo o que possa interagir com o átomo em sua estrutura, seja de natureza ondulatória ou partícula (a rigor, características indissociáveis), tem apenas uma probabilidade de encontrar os seus constituintes nas órbitas eletrônicas ou no núcleo.