Salto Quântico
A Mecânica Quântica é um dos pilares da Física Quântica que estuda o universo em suas menores escalas (átomos, partículas). É famosa por suas teorias bizarras e anti-intuitivas, que sugerem universos paralelos e paradoxos temporais, porem, é uma das áreas mais precisas da ciência, e que vem revolucionando o nosso conhecimento sobre universo. O assunto que trataremos aqui é o Salto Quântico.
Até então sabemos que os átomos são formados basicamente de prótons, nêutrons e elétrons. Os prótons e nêutrons ficam presos dentro do núcleo atômico, enquanto os elétrons ficam orbitando o núcleo em alta velocidade. Até aqui é fácil de entender.
Como já explicamos no artigo sobre Gravidade Quântica, os elétrons são mantidos em suas orbitas pela atração electromagnética, e que quanto mais próximo estiver do núcleo atômico, maior é essa atração. No entanto, os elétrons possuem uma certa energia, seja ela cinética, térmica, ou outra. Quanto mais energia um elétron tiver, mais força ele possui e essa força o impulsiona para fora do átomo.
A eletrosfera (região onde o elétron orbita o núcleo) é formada por várias camadas eletrônicas, que possui valores de energia específicos para cada tipo de átomo. Essas camadas permitem que apenas os elétrons com aquela quantidade específica de energia se mantenha na camada, se o elétron tiver menos energia ele se move para a camada anterior e quando ele tiver energia igual a da próxima camada (mais externa) ele se move até ela. Para os elementos conhecidos atualmente, existem, no máximo, sete camadas que são representadas, respectivamente (de dentro para fora), pelas letras K, L, M, N, O, P e Q.
A eletrosfera (região onde o elétron orbita o núcleo) é formada por várias camadas eletrônicas, que possui valores de energia específicos para cada tipo de átomo. Essas camadas permitem que apenas os elétrons com aquela quantidade específica de energia se mantenha na camada, se o elétron tiver menos energia ele se move para a camada anterior e quando ele tiver energia igual a da próxima camada (mais externa) ele se move até ela. Para os elementos conhecidos atualmente, existem, no máximo, sete camadas que são representadas, respectivamente (de dentro para fora), pelas letras K, L, M, N, O, P e Q.
Sete camadas eletrônicas representadas pelas letras
A distribuição eletrônica refere-se ao modo em que os elétrons estão distribuídos nas camadas ou níveis de energia que ficam ao redor do núcleo do átomo. Por exemplo, abaixo temos o átomo do berílio. Ele possui 4 elétrons no total, distribuídos em duas camadas eletrônicas. Assim, a sua distribuição eletrônica é dada por: 2 - 2 .
Átomo de Berílio
No entanto, os elétrons não se distribuem de qualquer forma nessas camadas, havendo, portanto, algumas regras a serem seguidas para essa distribuição. Por exemplo, a primeira camada (K) suporta no máximo 2 elétrons, e a camada de valência (a última camada a ser preenchida) pode possuir no máximo 8 elétrons. Esses e outros fatores ocorrem porque os elétrons distribuem-se nas camadas eletrônicas de acordo com subníveis de energia, que são identificados pelas letras s, p, d, f, que aumentam de energia nessa ordem respectiva. Cada nível comporta uma quantidade máxima de elétrons distribuídos nos subníveis de energia. Os elétrons podem pular de um nível para o outro, de acordo com sua quantidade de energia. Para vencer a força de atração do núcleo e pular para uma camada mais externa, o elétron precisa absorver energia, para ter "força" para se mover de uma camada para outra. Quando o elétron se move para uma camada mais interna, ele precisa liberar energia (denominada quanta ou fóton) para que sua "força" diminua, fazendo com que a atração eletromagnética o aproxime do núcleo. Essa mesma energia liberada pelo elétron é a luz que vemos, cada luz possui um comprimento de onda diferente, e nossos olhos interpreta cada comprimento de onda como uma cor diferente. Um experimento realizado por cientistas no século XX, observava a variação da luz emitida por um átomo em diferentes quantidades de energia. A ideia do experimento era medir a quantidade de energia que um elétron possuía, e como ela influenciava em sua órbita. O esperado era observar uma mudança gradual na cor emitida, por exemplo, no caso do mercúrio, quando um elétron muda para uma camada externa ele ganha energia, e conforme ele fosse se movendo no espaço entre as duas camadas ele deveria emitir todos os comprimentos de onda até a cor específica daquela camada. Observe o espectro abaixo. Por exemplo, se um elétron do mercúrio estiver em uma camada que emita uma cor verde, conforme ele fosse ganhando energia deveria apresentar uma coloração mais clara até chegar ao amarelo, que seria a próxima camada.
O experimento mostrou uma coisa bem diferente do esperado. Ao invés da cor variar gradualmente conforme o espectro, ela alternou diretamente. No caso do mercúrio, ao invés de variar de uma cor mais clara do verde para o amarelo, ela simplesmente pulou todas as cores, e foi direto para o amarelo. O esperado era ver todas as cores daquele intervalo do espectro, mas foi observado apenas linhas. Os resultados mostravam que o elétron não percorria o espaço entre uma camada e outra, ela teleportava diretamente de uma camada para outra. Ficou meio bizarro agora não é? Por mais estranho que pareça a resposta é essa mesmo, os elétron teleportam de uma camada para a outra. Esse fenômeno recebeu o nome de Salto Quântico.
Com base nesses experimentos, Niels Bohr criou um modelo atômico que revolucionou nosso conhecimento sobre os átomos, e com isso abriu uma porta para que outros cientistas melhorassem ainda mais o modelo atômico.
Essa ideia é bem maluca, mas vários experimentos comprovam essa teoria. Para tentar explicar esse comportamento bizarro, cientistas criaram a ideia de universos paralelos. Segundo essa teoria, no momento que o elétron desaparece de sua órbita, ele esta na verdade viajando por outro universo, e de repente, reaparece em nosso universo novamente. Essa explicação é ainda mais bizarra que o próprio resultado do experimento, não acham? Acontece que essa explicação está sendo cada vez mais aceita. No caso da Mecânica quântica, mesmo sendo bem estranha, suas equações são incrivelmente precisas. É como se alguém que você nunca viu na vida chegasse perto de você e dissesse que te conhece perfeitamente. A princípio você iria duvidar, mas se essa pessoa te descrevesse perfeitamente é bem provável que você começasse a ouvi-la. O salto quântico é um fenômeno bem estranho, porem bem comum no nosso universo. O jeito é acostumar com a ideia, e até que outro cientista revolucione a ciência.
Fontes: Manual da Química, Série Alem do cosmos - National Geografic.
Fontes: Manual da Química, Série Alem do cosmos - National Geografic.
Compartilhar
O mundo da Física Quântica | Parte 2 | Salto Quântico
4/
5
Oleh
quemleuegay
