Como é um átomo?

É difícil dizer como é um átomo, pois ele é tão pequeno que não podemos vê-lo, mas existem microscópios de tunelamento que captam suas imagens nas superfícies dos sólidos.

Imitação de imagens de átomos em microscópio de tunelamento por varredura
Imitação de imagens de átomos em microscópio de tunelamento por varredura
Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça
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Você já deve ter estudado sobre os vários modelos atômicos, como o de Rutherford, que considera que o átomo possui um núcleo positivo (com prótons e nêutrons) e partículas negativas (elétrons) girando ao redor desse núcleo, como mostra o exemplo do átomo de hélio abaixo:

Modelo para o átomo de hélio
Modelo para o átomo de hélio

Assim como nesse exemplo, quando se estuda como é um átomo, geralmente eles são considerados de forma individual, isolados. No entanto, precisamos ter em mente que esses são apenas modelos que servem para entendermos o funcionamento do átomo, suas propriedades e características. Mas não podemos afirmar que o modelo seja exatamente a imagem do átomo.

Mesmo com tanta tecnologia, ainda não é possível ver um átomo isolado, ou seja, verificar se ele é exatamente como o modelo ou descobrir outros fatos interessantes, como se o átomo (ou a molécula) possui a mesma cor que a substância que ele dá origem, que é visualizada em nível macroscópico. Isso acontece simplesmente porque o átomo é uma entidade tão minúscula que é impossível visualizá-lo mesmo com os melhores microscópios existentes.

Para se ter uma ideia de quão infinitamente pequeno é o átomo, se colocássemos lado a lado um milhão de átomos, ainda assim eles não atingiriam a espessura de um fio de cabelo humano. Mesmo se um átomo fosse aumentado até a altura de um prédio de 14 andares, seu núcleo seria do tamanho de um mero grão de sal no sétimo andar. Nessa dimensão, não podemos visualizar os objetos, pois o que vemos é o reflexo da luz visível em seu comprimento de onda característico (400 a 760nm), e as leis da Física limitam a resolução óptica à metade do comprimento de onda utilizado. É realmente um mundo invisível!

Entretanto, o desenvolvimento da tecnologia propiciou o crescimento de um ramo chamado de nanotecnologia (1 nanômetro (1nm) equivale a 1 bilhonésimo de metro (10-9 m)), que permitiu aos cientistas terem certeza da existência dos átomos e das moléculas formadas por estes, apesar de não ser possível ver como é um átomo isoladamente. Isso ocorreu porque foram desenvolvidos microscópios que permitiram a obtenção de imagens de átomos e moléculas na superfície de um sólido.

O primeiro equipamento que foi colocado em prática para essa finalidade foi desenvolvido no início dos anos 1980 por Gerd Binnig e Heinrich Rohrer, na IBM (Suíça). Ele foi chamado de “Microscópio de Tunelamento por Varredura” ou “Microscópio de Tunelamento” (STM, sigla em inglês para Scanning Tunneling Microscope), ou ainda de nanoscópio. Por sua invenção, esses cientistas receberam o Prêmio Nobel de Física de 1986.

Esse tipo de equipamento, porém, não tira uma espécie de foto com a imagem do átomo na superfície do sólido, mas é como se fosse possível “senti-los”, percebendo espécies de “caroços” ou elevações que correspondem ao núcleo dos átomos.

Por exemplo, a imagem abaixo obtida por um microscópio de tunelamento mostra impurezas de cromo (pequenos solavancos) em uma superfície de ferro.

Imagem em microscópio de tunelamento mostrando impurezas de cromo em superfície de ferro
Imagem em microscópio de tunelamento mostrando impurezas de cromo em superfície de ferro

Para entender como funciona essa técnica de microscopia de efeito de túnel ou tunelamento, leia o texto Microscópio de tunelamento com varredura (STM).


Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça
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