a radioatividade e a necessidade de novas pesquisas · encontrar uma carga positiva bastante...

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Professor Edson Cruz

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Professor Edson Cruz

A RADIOATIVIDADE E A NECESSIDADE DE NOVAS PESQUISAS

Wilhelm RÖNTGEN (1845-1923)

• Estudava raios emitidos pela ampola de Crookes. • Repentinamente, notou que raios desconhecidos saíam dessa ampola, atravessavam corpos e impressionavam chapas fotográficas. Como os raios eram desconhecidos, chamou-os de RAIOS-X.

• Tentava relacionar fosforescência de minerais à base de urânios com os raios-X. Pensou que dependiam da luz solar , num dia nublado, guardou uma amostra de urânio numa gaveta embrulhada em papel preto e espesso. Mesmo assim, revelou uma chapa fotográfica. Inicia-se, Portanto, os estudos relacionados À RADIOATIVIDADE.

Henri BECQUEREL (1852-1908)

OS AVANÇOS DOS ESTUDOS SOBRE A RADIOATIVIDADE

Pierre CURIE (1859-1906) Marie CURIE (1867-1934)

• Estudaram incansavelmente os fenômenos relacionados à radioatividade, mas não puderam explicar a origem da radiação emitida por determinados átomos.

Sendo o átomo, até então, completamente maciço, como explicar tal fenômeno? Qual a carga das partículas radioativas: negativa, positiva ou neutra? Qual sua massa?

Um outro pesquisador, Ernerst Rutherford, convencido por J. J. Thomson, começa a Pesquisar materiais radioativos e, aos 26 anos de idade, notou que havia dois tipos de radiação: Uma positiva (alfa) e outra negativa (beta). Assim inicia-se o processo para determinação de um NOVO MODELO ATÔMICO.

MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD

Ernerst RUTHERFORD (1871-1937)

• Observou que as partículas alfa (positivas) desviavam bem pouco da sua trajetória ao passar um campo elétrico, quando comparadas com o desvio das partículas beta (negativas) • CONCLUSÃO: a partícula alfa tem mais massa que a partícula beta. • A velocidade das partículas alfa era da ordem de 21.000km/s.

Rutherford propõe a dois de seus alunos, Johannes Hans Wilhelm Geiger e Ernerst Marsden que bombardeassem finas folhas de metais com as partículas alfa a fim de comprovar, ou não, o modelo de átomo de Thomson.

•A maioria das partículas atravessavam a lâmina; •Poucas partículas desviavam seus caminho; •Algumas partículas bateram em algo forte e firme e retornaram.

• Para que a partícula alfa pudesse inverter sua trajetória, deveria encontrar uma carga positiva bastante concentrada na região nuclear, com Massa bastante pronunciada. • Rutherford propôs que essa região central, chamada NÚCLEO, conteria toda a massa do átomo, assim como a totalidade da carga positiva. • Os elétrons estariam girando circularmente ao redor desse núcleo, numa região chamada de ELETROSFERA. • Para cada elétron deveria existir uma carga positiva na região nuclear. Essa partícula positiva foi denominada PRÓTON. • A região nuclear deveria ser cerca de 10.000 a 100.000 vezes menor que a eletrosfera, pois de cada 10.000 a 100.000 partículas que passaram direto, uma sofreu deflexão.

SURGE ASSIM, O ÁTOMO NUCLEAR O próton é cerca de 1836 vezes mais pesado que 1 elétron

PROPOSTA DE RUTHERFORD PARA EXPLICAR AS OBSERVAÇÕES DO LABORATÓRIO

O PROBLEMA DO MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD Para os físicos, toda carga elétrica em movimento, como os elétrons, perde energia na forma de luz, diminuindo sua energia cinética e a consequente. Atração entre prótons e elétrons faria com que houvesse uma colisão entre eles, destruindo o átomo. ALGO QUE NÃO OCORRE.

PORTANTO, O MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD, MESMO EXPLICANDO O QUE FOI OBSERVADO NO LABORATÓRIO, APRESENTA UMA INCORREÇÃO.

A figura representa o dispositivo experimental de Rutherford para o estudo da dispersão de partículas (a) por uma folha de ouro. A maior parte das partículas atravessa a folha sem deflexão significativa. Algumas são deflectidas segundo grandes ângulos e pode-se observar, mesmo que não tão frequentemente, o retorno de partículas. A figura (b) é uma ampliação, mostrando a passagem das partículas pelo interior da folha.

MODELO ATÔMICO DE BOHR

Niels BOHR (1885-1962)

• Estudava espectros de emissão do gás hidrogênio. • O gás hidrogênio aprisionado numa ampola submetida a alta diferença de potencial emitia luz vermelha. Ao passar por um prisma, essa luz se subdividia em diferentes comprimentos De onda e frequência, caracterizando um espectro luminoso descontínuo.

A EXPLICAÇÃO • Os elétrons estão movimentando ao redor do núcleo em órbitas de energia FIXA, QUANTIZADA E ESTACIONÁRIA (AS CAMADAS). • Ao receber energia, o elétron salta para uma camada mais externa (mais energética), ficando num estado EXCITADO. • Ao retornar para uma camada menos energética, libera parte da energia absorvida na forma de ondas eletromagnética (LUZ), que pode ser visível, ou não.

MODELO ATÔMICO DE BOHR A ELETROSFERA • A energia do elétron, numa camada é sempre a mesma. Só é permitido ao elétron movimentar-se na camada. • Quanto mais afastada do núcleo, maior a energia da camada. • Cada camada de energia possui uma quantidade máxima de elétrons. • A energia emitida pelo elétron corresponde à diferença entre a energia das camadas de origem e destino. • Quanto maior a energia transportada, maior será a frequência da onda eletromagnética. • Retornos eletrônicos para a camada K, liberação de luz no ULTRAVIOLETA. • Retornos eletrônicos para a camada L, liberação de luz no VISÍVEL. •Retornos eletrônicos para a camada M, liberação de luz no INFRAVERMELHO.

K L M N O P Q

2 8 18 32 32 18 8

•A eletrosfera era dividida em camadas ou órbitas ou níveis; •Havia 7 níveis, denominado K,L,M,N,O,P,Q, onde maior era a energia mais distante era o nível do centro; •Núcleo e a eletrosfera se atraiam, por seres de cargas opostas; •O elétron em sua órbita não consome, nem libera energia (estado fundamental); •Se alguma energia externa fosse emitida, o elétron absorveria essa energia, saltando para um nível mais forte. Ao fim dessa emissão, o elétron voltava para o seu nível e liberava essa energia na forma de luz (fóton).

O ÁTOMO DE 1913 - BOHR

O modelo de Rutherford foi muito criticado pelos físicos. Bohr tentando justificar as críticas, aperfeiçoou o desenho e deduziu o seguinte:

Baseado na experiência dos ESPECTROS DE EMISSÃO. Bohr deduziu: Niels Bohr

Era um grande vazio dividido em 7 níveis contendo um núcleo dividido

em prótons e nêutrons.

ÁTOMO

MODELO ATÔMICO DE SOMMERFELD

• Para átomos com mais de um elétron, ao se ampliar as raias luminosas, subdivisões apareciam, caracterizando que o elétron, ao retornar para a camada, não voltava exatamente para a camada, mas para bem próximo dela, emitindo ondas eletromagnéticas com energias bem próximas umas das outras. • Os átomos multieletrônicos devem possuir ubcamadas ou subníveis de energia, caracterizados por órbitas elípticas, além das circulares, segundo o modelo de Bohr. • Em cada nível só pode existir uma órbita circular, as outras são elípticas.

? Feixe de

Luz

Espectro

Descontínuo

Ampliação

•Os níveis de energia eram divididos em regiões ainda menores – surge os SUBNÍVEIS; •As denominações dos subníveis eram de acordo com a forma geométrica em que eram observados (circulares ou elípticas).

O ÁTOMO DE 1916 - SOMMERFELD

Observando espectros de emissão mais complexos, Sommerfeld deduziu teorias sobre os níveis de energia que alterariam algumas ideias dos modelos passados.

Ele deduziu que:

S = Sharp P = principal D = diffuse F = fine

TEORIAS FINAIS

De BROGLIE •Propôs que os elétrons tinham comportamento duplo: PARTÍCULA-ONDA

HEISENBERG •Sugeriu que os elétrons não estavam em órbitas, mas em regiões de maior possibilidade de encontrá-los (ORBITAL)

Órbitas (níveis)

Orbital

Núcleo

órbita M

órbita L

órbita K

O ÁTOMO ATUAL

REGIÃO PARTÍCULAS CARGA MASSA

eletrosfera elétrons negativa 1/1836 = ~0

núcleo prótons positiva ~1

nêutrons neutra ~1

NÍVEIS

K 2

L 8

M 18

N 32

O 32

P 18

Q 2

eletrosfera

núcleo

elétrons

prótons

nêutrons nucleons