SUMÁRIO

INTRODUÇÃO

MODELO DE THOMSON

MODELO NUCLEAR - RUTHEFORD/BOHR/SOMMERFELD/CHADWICK

Não é de hoje que as pessoas  perguntam: "Do que o mundo é feito?" “Do que são feitas as coisas?” “O que as mantém unidas?" “Por que tantas coisas neste mundo compartilham as mesmas características?” 

Este é o segundo dos três artigos, que apresentará algumas das mais importantes respostas dadas a essas perguntas . Refere-se ao período que, arbitrariamente e só para fins didáticos, chamamos Ciência Moderna.

Esse período tem início em 1875 com a descoberta por William Crookes do que ele denominou de raios catódicos e finda em 1932 com a descoberta do nêutron, por James Chadwick.

Por muito tempo se acreditou que os átomos fossem a unidade indivisível da matéria.

No século XIX, inúmeros físicos desenvolveram experiências sobre a condução da eletricidade através dos gases.

Experiências em tubos de vidro aos quais eram aplicadas, em suas extremidades, placas metálicas denominadas ânodo e catodo. A esses tubos eram aplicadas altas voltagens. A corrente transmitida pelo gás contido no tubo era indicada num medidor, amperímetro.

Durante a execução dos experimentos, os cientistas perceberam um fato inesperado: a corrente elétrica era indicada no amperímetro, mesmo quando se alcançava alto nível de vácuo.

Em 1875, o físico e químico inglês William Crookes (1832 – 1919), para explicar o fato, construiu um tubo curvo, produziu vácuo em seu interior e aplicou altas voltagens em suas extremidades, onde se localizava as placas metálicas.

Ao fazer isso ele percebeu que uma determinada região do tubo apresentava luminescência esverdeada. Então, suspeitou que essa luminescência era causada por algum tipo de radiação, que o catodo emitia.

WILLIAM CROOKES

Essas radiações foram denominadas de raios catódicos, no entanto, Crookes não conseguiu determinar a natureza das mesmas.

Em 1897, o físico inglês Joseph John Thomson (1856-1940) tentando decifrar a natureza dessa misteriosa radiação, raios catódicos, chega à conclusão de que esses raios eram feixe de partículas subatômicas de carga negativa: os elétrons.

J. J. Thomson

A atribuição de carga negativa aos elétrons foi arbitrária.

Concluiu, também, que o elétron deveria ser um componente de toda matéria, pois os resultados independiam do gás utilizado na experiência.

O átomo havia sido fragmentado.

MODELO DE THOMSON

Em 1889, Thomson apresentou o seu modelo atômico: uma esfera de carga positiva na qual os elétrons, de carga negativa, estão distribuídos mais ou menos uniformemente. A carga positiva está distribuída, homogeneamente, por toda a esfera.

ERNEST RUTHEFORD

ERNEST MARSDEN

Hans Geiger

Em 1909, o físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937) e dois auxiliares, o inglês Ernest Marsden (1889-1970) e o alemão Hans Geiger (1882-1945), bombardearam folhas de ouro finíssimas com partículas de carga positiva emitidas por uma fonte radioativa.

O resultado causou profunda estranheza. Aproximadamente uma em cada 10.000 dessas partículas – denominadas radiação alfa – ricocheteava bruscamente ao atingir a lâmina do metal.

Em 1911 o mesmo Ernest Rutherford descreveu sua conclusão: o átomo continha

um caroço maciço, de carga elétrica positiva, o núcleo, no qual estavam 99,99% de

sua massa e uma parte envolvente negativa e relativamente enorme ("a eletrosfera ou coroa").

“O átomo é um grande vazio”, resumiu Rutherford. EXPERIÊNCIA

DE RUTHERFORD

O modelo de Rutherford é o modelo planetário do átomo, no qual os elétrons descrevem um movimento circular ao redor do núcleo, assim como os planetas se movem ao redor do sol.

Em 1913 o físico dinamarquês Niels Bohr (1885-1962) afirmou que os fenômenos atômicos não poderiam ser explicados pelas Leis da Física Clássica.

NIELS BOHR

Nessa década um grupo internacional de físicos: Niels Bohr (1.885-1.962) – dinamarquês; Werner Heisenberg (1901-1974) – alemão; Erwin Schrödinger (1887-1.961) e Wolfgang Ernst Pauli (1900-1958) – austríacos; Paul Adrien Maurice Dirac (1902-1984) – inglês; e Louis de Brouglie (1892–1987) francês descobriu um mundo novo, o subatômico, baseado em leis até então desconhecidas, a teoria quântica.

Baseado na teoria quântica, Bohr explicou o comportamento dos elétrons nos átomos. Para Bohr, os elétrons giram em torno do núcleo de forma circular e com diferentes níveis de energia. Seus postulados: - o átomo possui um núcleo positivo que está rodeado por cargas negativas; - a eletrosfera está dividida em camadas ou níveis eletrônicos, e os elétrons nessas camadas, apresentam energia constante; - em sua camada de origem (camada estacionária) a energia é constante. Mas. o elétron pode saltar para uma camada mais externa, sendo que, para tal é necessário que ele ganhe energia externa;

- um elétron que saltou para uma camada de maior energia fica instável e tende a voltar a sua camada de origem; nesta volta ele devolve a mesma quantidade de energia que havia ganho para o salto e emite um fóton de luz.

ILUSTRAÇÃO DO MODELO QUÃNTICO DE BOHR

Q

Logo após Bohr enunciar seu modelo verificou-se que um elétron, numa mesma camada, apresentava energias diferentes. Como poderia ser possível se as órbitas fossem circulares?

Arnold Sommerfeld

Arnold Sommerfeld, físico alemão (1868-1951) sugeriu que as órbitas fossem elípticas, pois em uma elipse há diferentes excentricidades (distância do centro), gerando energias diferentes para uma mesma camada.

Em 1919, Rutherford associaria a carga positiva nuclear (aquela utilizada para bombardear folhas de ouro) a uma nova partícula: o próton, cerca de 2 mil vezes mais pesado que o elétron.

Em 1932, o físico inglês James Chadwick (1891-1974) mostrou que o próton dividia a desprezível dimensão do núcleo – cujo diâmetro é da ordem de 10-14 metro – com uma partícula sem carga elétrica.

Era o nêutron, levemente mais pesado que seu companheiro nuclear.

JAMES CHADWICK

ILUSTRAÇÃO MODELO NUCLEARRUTHERFORD/BOHR/SOMMERFELD/CHADWICK

O retrato do átomo parecia apresentar seu contorno final: um núcleo, formado por prótons e nêutrons; uma “eletrosfera” dividida em camadas ou níveis eletrônicos, e os elétrons nessas camadas, apresentando energia constante; eos elétrons girando em torno do núcleo em órbitas elípticas.

Além do elétron, nêutron e próton, em meados da década de 1920, ocorrera a comprovação experimental dos fótons, as partículas de luz.

Uma era nuclear cheia de surpresas estava por vir.

FONTES: brasilescola.com;ecientificocultural.com;educar.sc.usp.br;infoescola.com;orion.med.br;phisichsact.wordpress.comsprace.org.br; ewikipédia.org.

IMAGENS:apprendre-math.info;brasilescola.com;cord.edu;midias.com.br;manep.ch;nndb.com; ewikipédia.org.

MÚSICA: Overture “Lohengrin” – Richard Wagner