Modelo atômico de Perrin: características, postulados

O modelo atômico Perrin comparou a estrutura do átomo com um sistema solar onde os planetas seriam as cargas negativas e o Sol seria uma carga positiva concentrada no centro do átomo. Em 1895, o proeminente físico francês demonstrou a transferência de cargas negativas pelos raios catódicos em direção à superfície em que eles impactam.

Isso demonstrou a natureza elétrica dos raios catódicos e deu luz sobre a natureza elétrica do átomo, entendendo-o como a menor e mais indivisível unidade de matéria. Em 1901, Jean Baptiste Perrin sugeriu que a atração das cargas negativas ao redor do centro (carga positiva) é neutralizada pela força da inércia.

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Jean Baptiste Perrin

Esse modelo foi posteriormente complementado e aperfeiçoado por Ernest Rutherford , que afirmou que toda a carga positiva do átomo estava localizada no centro do átomo e que os elétrons orbitaram ao redor.

No entanto, esse modelo tinha algumas limitações que não podiam ser explicadas na época, e o modelo foi tomado como base pelo físico dinamarquês Niels Bohr para propor seu modelo em 1913.

Características do modelo atômico de Perrin

As características mais proeminentes do modelo atômico Perrin são as seguintes:

– O átomo é constituído por uma grande partícula positiva no centro do átomo, na qual a maior parte da massa atômica está concentrada.

– Em torno dessa carga positiva concentrada orbita várias cargas negativas que compensam a carga elétrica total.

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A proposta de Perrin compara a estrutura atômica com um sistema solar, onde a carga positiva concentrada cumpria a função do Sol e os elétrons circundantes cumpriam o papel dos planetas.

Perrin foi pioneiro em sugerir a estrutura descontínua do átomo em 1895. No entanto, ele nunca insistiu em planejar um experimento que ajudasse a verificar essa concepção.

Experiência

Como parte de seu treinamento de doutorado, Perrin atuou como Assistente de Física na Escola Normal Superior de Paris, entre 1894 e 1897.

Até então, Perrin desenvolveu a maior parte de sua pesquisa para verificar a natureza dos raios catódicos; isto é, se os raios catódicos eram partículas eletricamente carregadas ou se assumiam a forma de ondas.

Raios catódicos

O experimento com raios catódicos surge ao conduzir investigações com tubos de Crookes, uma estrutura inventada pelo químico inglês William Crookes na década de 1870.

O tubo Crookes consiste em um tubo de vidro que contém apenas gases no interior. Essa configuração possui uma parte de metal em cada extremidade e cada parte é conectada a uma fonte de tensão externa.

Quando o tubo é energizado, o ar interno é ionizado e, consequentemente, torna-se um condutor elétrico e fecha o circuito aberto entre os eletrodos das extremidades.

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Dentro do tubo, os gases adotam uma aparência fluorescente, mas até o final da década de 1890 os cientistas não eram claros sobre a causa desse fenômeno.

Naquela época, não se sabia se a fluorescência se devia à circulação de partículas elementares no interior do tubo ou se os raios assumiam a forma das ondas que os carregavam.

As investigações de Perrin

Em 1895, Perrin replicou as experiências com raios catódicos conectando um tubo de descarga a um recipiente vazio maior.

Além disso, Perrin colocou uma parede à prova d’água para moléculas comuns e replicou a configuração de Crookes, colocando uma gaiola de Faraday, contida dentro de uma câmara de proteção.

Se os raios atravessassem a parede impermeável para moléculas comuns dentro da gaiola de Faraday, seria automaticamente mostrado que os raios catódicos eram compostos de partículas fundamentais carregadas eletricamente.

Método de verificação

Para corroborar isso, Perrin conectou um eletrômetro perto da parede à prova d’água para medir as cargas elétricas que ocorreriam quando os raios catódicos atingissem lá.

Ao realizar o experimento, ficou evidenciado que a colisão dos raios catódicos contra a parede impermeável induzia uma pequena medida de carga negativa no eletrômetro.

Posteriormente, Perrin desviou o fluxo dos raios catódicos, forçando o sistema por indução de um campo elétrico, e forçou os raios catódicos a atingir o eletrômetro. Quando isso aconteceu, o medidor registrou uma carga elétrica consideravelmente maior em comparação com o registro anterior.

Graças às experiências de Perrin, foi demonstrado que os raios catódicos eram constituídos por partículas com cargas negativas.

Posteriormente, no início do século XX, JJ Thomson descobriu formalmente a existência de elétrons e sua relação carga-massa, com base nas pesquisas de Perrin.

Postulados

Em 1904, o cientista britânico JJ Thomson enunciou sua proposta de um modelo atômico, também conhecido como modelo de pudim de ameixa.

No referido modelo, a carga positiva foi entendida como uma massa homogênea e as cargas negativas seriam aleatoriamente dispersas sobre a referida massa positiva.

Na analogia, a carga positiva seria a massa do pudim e as cargas negativas seriam representadas pelas ameixas. Este modelo foi refutado por Perrin em 1907. Em sua proposta, Perrin afirma o seguinte:

– A carga positiva não é expandida por toda a estrutura atômica. Pelo contrário, está concentrado no centro do átomo.

– Cargas negativas não são dispersas por todo o átomo. Em vez disso, eles estão localizados de maneira ordenada em torno da carga positiva, em direção à borda externa do átomo.

Limitações

O modelo atômico de Perrin tem duas grandes restrições, que foram superadas posteriormente graças às contribuições de Bohr (1913) e da física quântica.

As limitações mais significativas desta proposta são:

– Não há explicação para o motivo pelo qual a carga positiva permanece concentrada no centro do átomo.

– A estabilidade das órbitas das cargas negativas ao redor do centro do átomo não é compreendida.

De acordo com as leis eletromagnéticas de Maxwell, cargas negativas descreveriam órbitas espirais em torno de cargas positivas, até que colidissem com elas.

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Referências

  1. Jean Perrin (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Recuperado de: britannica.com
  2. Jean Baptiste Perrin (20014). Enciclopédia da Biografia Mundial. Recuperado de: encyclopedia.com
  3. Kubbinga, H. (2013). Para prestar homenagem a Jean Perrin. © Sociedade Física Europeia. Recuperado de: europhysicsnews.org
  4. Modelo atômico (sf). Havana, Cuba Recuperado de: ecured.cu
  5. Perrin, J. (1926). Estrutura descontínua da matéria. Nobel Media AB. Recuperado de: nobelprize.org
  6. Solbes, J., Silvestre, V. e Furió, C. (2010). O desenvolvimento histórico dos modelos de ligação átomo e química e suas implicações didáticas. Universidade de Valência. Valencia, Espanha Recuperado de: ojs.uv.es

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