Eugen Goldstein: Descobertas e Contribuições

Eugen Goldstein foi um dos principais físicos alemães, nascido na atual Polônia em 1850. Seu trabalho científico abrange experimentos com fenômenos elétricos em gases e raios catódicos.

Goldstein identificou a existência de prótons como cargas iguais e opostas aos elétrons. Esta descoberta foi realizada por experimentação com tubos de raios catódicos, em 1886.

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O feixe de elétrons é direcionado do cátodo para o ânodo.

Um de seus legados mais proeminentes consistia na descoberta do que hoje é conhecido como prótons, junto com os raios do canal, também conhecidos como raios anódicos ou positivos.

Havia um modelo atômico de Goldstein?

Godlstein não propôs um modelo atômico, embora suas descobertas permitissem o desenvolvimento do modelo atômico de Thomson .

Por outro lado, ele às vezes é creditado como o descobridor do próton, que eu observo nos tubos de vácuo onde ele observou os raios catódicos. No entanto, Ernest Rutherford é considerado o descobridor na comunidade científica.

Experimentos com raios catódicos

Tubos de Crookes

Goldstein iniciou seus experimentos com tubos de Crookes, durante a década de 70. Em seguida, ele fez modificações na estrutura desenvolvida por William Crookes no século XIX.

A estrutura base do tubo de Crookes consiste em um tubo vazio de vidro, dentro do qual os gases circulam. A pressão dos gases no interior do tubo é regulada moderando a evacuação do ar dentro dele.

O aparelho possui duas partes metálicas, uma em cada extremidade, que atuam como eletrodos, e as duas extremidades são conectadas a fontes de tensão externas.

Ao eletrificar o tubo, o ar é ionizado e se torna um condutor de eletricidade. Consequentemente, os gases se tornam fluorescentes quando o circuito entre as duas extremidades do tubo é fechado.

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Crookes concluiu que esse fenômeno se devia à existência de raios catódicos, ou seja, fluxo de elétrons. Com este experimento, foi demonstrada a existência de partículas elementares com carga negativa nos átomos.

Modificação de tubos de Crookes

Goldstein modificou a estrutura do tubo de Crookes e adicionou várias perfurações a um dos cátodos metálicos do tubo.

Além disso, ele repetiu o experimento com a modificação do tubo de Crookes, aumentando a tensão entre as extremidades do tubo para vários milhares de volts.

Sob essa nova configuração, Goldstein descobriu que o tubo emitia um novo brilho que começava do final do tubo que havia sido perfurado.

No entanto, o destaque é que esses raios se moviam na direção oposta aos raios catódicos e eram chamados raios de canal.

Goldstein concluiu que, além dos raios catódicos, que viajavam do cátodo (carga negativa) para o ânodo (carga positiva), havia outro raio viajando na direção oposta, ou seja, do ânodo para o cátodo modificado do tubo.

Além disso, o comportamento das partículas em relação ao seu campo elétrico e campo magnético era totalmente oposto ao dos raios catódicos.

Esse novo fluxo foi batizado por Goldstein como raios de canal. Como os raios do canal estavam viajando na direção oposta aos raios catódicos, Goldstein deduziu que a natureza de sua carga elétrica também deveria ser contrária. Ou seja, os raios do canal tiveram uma carga positiva.

Raios de canal

Os raios do canal surgem quando os raios catódicos colidem com os átomos do gás que está confinado dentro do tubo de ensaio.

Partículas com cargas iguais são repelidas. A partir dessa base, os elétrons dos raios catódicos repelem os elétrons dos átomos de gás, e estes se desprendem de sua formação original.

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Os átomos de gás perdem sua carga negativa e são carregados positivamente. Tais cátions são atraídos para o eletrodo negativo do tubo, dada a atração natural entre cargas elétricas opostas.

Goldstein batizou esses raios como “Kanalstrahlen”, para se referir à contrapartida dos raios catódicos. Os íons carregados positivamente que constituem os raios do canal se movem em direção ao cátodo perfurado até que ele atravesse, dada a natureza do experimento.

Portanto, esse tipo de fenômeno é conhecido no mundo científico como raios de canal, pois passam pela perfuração existente no cátodo do tubo de estudo.

Modificação de tubos catódicos

Da mesma forma, os ensaios de Eugen Godlstein também contribuíram significativamente para o aprofundamento das noções técnicas sobre os raios catódicos.

Através de experimentos em tubos evacuados, Goldstein detectou que os raios catódicos podiam projetar sombras agudas de emissão perpendiculares à área coberta pelo cátodo.

Essa descoberta foi muito útil para modificar o design dos tubos catódicos usados ​​até hoje e colocar catodos côncavos nos cantos, para produzir raios focados que seriam usados ​​em diversas aplicações no futuro.

Por sua vez, os raios de canal, também conhecidos como raios anódicos ou positivos, dependem diretamente das características físico-químicas do gás contido no tubo.

Consequentemente, a relação entre a carga elétrica e a massa das partículas será diferente, dependendo da natureza do gás usado durante o experimento.

Com essa conclusão, foi esclarecido o fato de as partículas saírem do interior do gás, e não do ânodo do tubo eletrificado.

Contribuições de Goldstein

Primeiros passos na descoberta do próton

Com base na certeza de que a carga elétrica dos átomos é neutra, Goldstein deu os primeiros passos para verificar a existência de partículas fundamentais carregadas positivamente.

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Fundamentos da física moderna

O trabalho de pesquisa de Goldstein trouxe consigo os fundamentos da física moderna, pois a demonstração da existência de raios de canal permitiu formalizar a idéia de que os átomos se moviam rapidamente e com um padrão de movimento específico.

Esse tipo de noção foi fundamental no que hoje é conhecido como física atômica, ou seja, o campo da física que estuda o comportamento e as propriedades dos átomos em sua totalidade.

Estudo isotópico

Assim, a análise de Goldstein deu origem ao estudo de isótopos, por exemplo, entre muitas outras aplicações científicas que são totalmente válidas hoje.

No entanto, a comunidade científica atribui a descoberta do próton ao químico e físico neozelandês Ernest Rutherford em meados de 1918.

A descoberta do próton, como contrapartida do elétron, lançou as bases para a construção do modelo atômico que conhecemos hoje.

Referências

  1. Ray Experiment Channel (2016). Recuperado de: byjus.com
  2. O átomo e os modelos atômicos (sf) Recuperado de: recursostic.educacion.es
  3. Eugen Goldstein (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Recuperado de: britannica.com
  4. Eugen Goldstein (sf). Recuperado de: chemed.chem.purdue.edu
  5. Próton (sf). Havana, Cuba Recuperado de: ecured.cu
  6. Wikipedia, A Enciclopédia Livre (2018). Eugen Goldstein Recuperado de: en.wikipedia.org
  7. Wikipedia, A Enciclopédia Livre (2018). Tubo de Crookes. Recuperado de: en.wikipedia.org

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