Entender o conceito dos
modelos atômicos de Thomson e Rutherford
1. Conceito
do modelo atômico de Thomson
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| J.J.Thomson |
Em 1897, o cientista inglês Joseph John Thomson, concluiu
através de experiências feitas com o tubo de raios catódicos, que esses raios,
são na verdade, constituídos pelo fluxo de partículas menores que o átomo e
dotados de cargas elétrica negativas. Estava descoberta a partícula que
chamamos de elétrons, essa descoberta indicava que um átomo não é indivisível
como imaginavam os filósofos gregos ou como sugeria o modelo de Dalton.
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Experimento com raios
catódicos
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Havia a
necessidade de um novo modelo e foi J.J. Thomson quem o propôs. O átomo segundo
ele, deveria ser formado por uma esfera de carga elétrica positiva, possuindo
elétrons anexos. Assim, a carga elétrica total de um átomo seria nula, pois a
carga negativa dos elétrons compensaria a carga positiva da esfera que os
contém. Esse modelo é conhecido como pudim de passas.
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Modelo
atômico de Rutherford
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OBS: Diferente de Dalton,
para Thomson o átomo possuía massa positiva cheia de cargas negativas, o átomo
sendo eletricamente carregado.
2. Conceito
do modelo atômico de Rutherford
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| Ernest
Rutherford |
Ernest
Rutherford, cientista nascido na Nova Zelândia, realizou em 1911 um experimento
que conseguiu descartar de vez o modelo atômico de esfera rígida.
O
raciocínio de Rutherford foi relativamente simples. Imagine que alguém atirasse
com uma metralhadora num caixote de madeira fechado cujo conteúdo fosse
desconhecido. Se as balas ricocheteassem, não atravessando o caixote,
concluiríamos que dentro dele deveria haver algum material como concreto ou
ferro maciço. Mas, se as balas não o atravessassem, chegaríamos à conclusão de
que ele estaria vazio ou então de que conteria materiais menos densos, como
algodão, serragem ou similares.
Porém,
se parte das balas passassem e parte ricocheteasse, concluiríamos que materiais
dos dois tipos estariam presentes dentro do caixote. Quanto mais balas o
atravessassem, menos material muito denso deveria existir em seu interior.
É
óbvio que para descobrir o que há dentro de um caixote seria mais sensato
abri-lo e olhar seu interior em vez de atirar nele. Por sua vez, com o átomo
não acontece o mesmo, já que não é possível enxergá-lo ou manipula-lo
individualmente como fazemos com objetos macroscópicos. Nesse caso, faz sentido
“atirar” nele para tentar descobrir algo sobre estrutura interna.
Rutherford
atirou numa finíssima folha de ouro, cuja espessura se estima em torno de
trezentos ou trezentos e cinquenta átomos. Esses átomos enfileirados correspondem
a cerca de 0,00001 cm! A “metralhadora” usada por ele lançava pequenas
partículas portadoras de carga elétrica positiva chamada de partícula alfa.
Para
saber se essas “balas” atravessavam em linha reta ou eram desviadas ele usou
uma tela feita com um material apropriado (fluorescente) que emite uma
luminosidade instantânea quando atingida por uma partícula alfa.
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Esquematização do experimento feito por
Rutherford
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A
experiência mostrou que a grande maioria das partículas alfa atravessava a
folha em linha reta, apenas algumas poucas eram desviadas de sua trajetória.
O
experimento permitiu a Rutherford concluir que:
-
O
átomo não é maciço, apresentando mais espaço vazio do que preenchido;
-
A
maior parte do átomo se encontra em uma pequena região central (que chamaremos
de núcleo) dotada de carga positiva,
onde estão os prótons (as partículas alfa de carga positiva que chegam próximo
ao núcleo também positivo eram desviados repulsão elétrica);
- Na
região ao redor do núcleo (que chamaremos de eletrosfera) estão os elétrons, muito mais leves (1.836 vezes) que
os prótons;
- A
contagem do número de partículas que atravessavam e que eram desviadas,
repelidas pela carga positiva do núcleo, permitiu fazer uma estimativa de que o
raio de um átomo de ouro (núcleo e eletrosfera) é cerca de dez mil a cem mil
vezes maior que o raio do núcleo.
- Dica de Hoje: (Aplicação Prática da aula)
Software de simulação
Espalhamento de Rutherford, o
software aborda os seguintes tópicos:
Tópicos:
- Mecânica
Quântica
- Núcleos
Atômicos
-
Estrutura
Atômica
- Átomos
- Partículas
Alfa
- Cargas
Elétricas
- Força
Elétrica
- Espalhamento
de Rutherford
-
Modelo Pudim de Passas
Descrição
Como
Rutherford descobriu a estrutura do núcleo atômico sem poder enxergar o átomo?
Simule o famoso experimento em que ele desmentiu o modelo do átomo de pudim de
passas, observando partículas alfa jogadas contra átomos e determinando que
eles deveriam ter um núcleo pequeno.
Alguns
Objetivos de Aprendizagem
- Descrever a diferença qualitativa entre
o espalhamento por núcleo carregado positivamente e átomo pudim de passas
eletricamente neutro
- Para o núcleo carregado, descrever
qualitativamente como ângulo de deflexão depende: da energia da partícula
incidente, do parâmetro de impacto e da carga do alvo.
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Imagem do software de simulação espalhamento de
Rutherford.
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| Imagem
do software de simulação do experimento em que ele desmentiu o modelo do átomo de pudim de passas. | |
- Como ter acesso ao software de
simulação?
1º Passo: Baixar a
plataforma Java
Endereço de como baixar
a plataforma Java:
2º
Passo: Entrar no PhET e fazer o seu registro Endereço da plataforma PhET:
3° Passo: Baixar o
software de simulação
Endereço do software de
simulação Espalhamento de Rutherford na plataforma PhET:
Referências
PERUZZO,
F. M.; CANTO, E. L. do. Química na
abordagem do cotidiano. 4 ed. Moderna. São Paulo, 2006.
Autores:
(Alunos)
Elber Mendes Gonçalves
Mário de Jesus Teles
Natalina Melo Barra
Rayara Quaresma Pinheiro
Viviane Wanzeler Leão
(Bolsistas PIBID)
Claudio Farias de Almeida Júnior
Laciene Alves Melo
Loyde Mendes Gonçalves
