Modelo atômico de Thomson: características e postulados

O modelo atômico Thomson foi reconhecido no mundo para dar a primeira luz da configuração de prótons e elétrons na estrutura do átomo. Por meio dessa proposta, Thomson sugeriu que os átomos eram uniformes e continham uma carga positiva de maneira homogênea, com incrustações aleatórias de elétrons dentro de cada átomo.

Para descrevê-lo, Thomson comparou seu modelo com o pudim de ameixa. Esse símile foi posteriormente usado como um nome de modelo alternativo. No entanto, devido a várias inconsistências (teóricas e experimentais) sobre a distribuição de cargas elétricas no átomo, o modelo de Thomson foi descartado em 1911.

Modelo atômico de Thomson: características e postulados 1

Origem

Este modelo atômico foi levantado pelo cientista inglês Joseph John “JJ” Thomson em 1904, a fim de explicar a composição dos átomos com base nas noções de que o conhecimento era conhecido até então.

Modelo atômico de Thomson: características e postulados 2

Joseph John Thomson

Além disso, Thomson foi responsável pela descoberta do elétron no final do século XIX. Vale ressaltar que o modelo atômico de Thomson foi proposto logo após a descoberta do elétron, mas antes de se conhecer a existência de um núcleo atômico.

Portanto, a proposta consistia em uma configuração dispersa de todas as cargas negativas dentro da estrutura atômica que, por sua vez, eram constituídas por uma massa uniforme de carga positiva.

Caracteristicas

– O átomo tem uma carga neutra.

– Existe uma fonte de carga positiva que neutraliza a carga negativa dos elétrons.

– Essa carga positiva é distribuída uniformemente no átomo.

– Nas palavras de Thomson: “corpúsculos negativamente eletrificados” – isto é, elétrons – estão contidos na massa uniforme de carga positiva.

– Os elétrons podem flutuar livremente dentro do átomo.

– Os elétrons tinham órbitas estáveis, um argumento baseado na lei de Gauss. Se os elétrons se movessem através da “massa” positiva, as forças internas dos elétrons eram equilibradas com a carga positiva gerada automaticamente em torno da órbita.

– O modelo Thomson era conhecido popularmente na Inglaterra como modelo de pudim de ameixa, uma vez que a distribuição de elétrons proposta por Thomson era semelhante à disposição das ameixas naquela sobremesa.

Experiências para desenvolver o modelo

Thomson realizou vários testes com tubos de raios catódicos para testar as propriedades de partículas subatômicas e estabelecer as bases de seu modelo. Os tubos de raios catódicos são tubos de vidro cujo conteúdo de ar foi esvaziado quase inteiramente.

Esses tubos são eletrificados com uma bateria que polariza o tubo para ter uma extremidade de carga negativa (cátodo) e uma extremidade de carga positiva (ânodo).

Eles também são selados em ambos os lados e sujeitos a altos níveis de tensão, eletrificando dois eletrodos colocados no cátodo do dispositivo. Através desta configuração, a circulação de um feixe de partículas é induzida do cátodo para o ânodo do tubo.

Raios catódicos

Modelo atômico de Thomson: características e postulados 3

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

Existe a origem do nome desse tipo de ferramenta, pois são chamadas raios catódicos devido ao ponto de saída das partículas no interior do tubo. Ao pintar o ânodo do tubo com um material como fósforo ou chumbo, uma reação é gerada na extremidade positiva, exatamente quando o feixe de partículas colide com ele.

Em suas experiências, Thomson determinou a deflexão do feixe em seu caminho do cátodo para o ânodo. Posteriormente, Thomson tentou validar as propriedades dessas partículas: basicamente a carga elétrica e a reação entre elas.

O físico inglês colocou duas placas elétricas com carga oposta nas extremidades superior e inferior do tubo. Devido a essa polarização, o feixe mudou para a placa carregada positivamente, colocada no batente superior.

Assim, Thomson mostrou que o raio catódico era constituído por partículas carregadas negativamente que, devido à carga oposta, eram atraídas para a placa carregada positivamente.

Evolução na investigação

Thomson evoluiu em suas suposições e, depois dessa descoberta, colocou dois ímãs em ambos os lados do tubo. Essa incorporação também afetou alguns desvios do raio catódico.

Ao analisar o campo magnético associado, Thomson conseguiu determinar a razão de carga de massa das partículas subatômicas e detectou que a massa de cada partícula subatômica era desprezível em comparação com a massa atômica.

JJ Thomson criou um dispositivo que precedeu a invenção e o refinamento do que agora é conhecido como espectrômetro de massa.

Este aparelho faz uma medição bastante precisa da relação entre massa e carga dos íons, que produz informações extremamente úteis para determinar a composição dos elementos presentes na natureza.

Repetição do experimento

Thomson realizou o mesmo experimento em várias ocasiões, modificando os metais usados ​​para colocar os eletrodos no tubo de raios catódicos.

Finalmente, ele determinou que as propriedades do feixe permaneciam constantes, independentemente do material usado para os eletrodos. Ou seja, esse fator não foi decisivo na execução do experimento.

Os estudos de Thomson foram de grande benefício para explicar a estrutura molecular de algumas substâncias, bem como a formação de ligações atômicas.

Postulados

O modelo de Thomson reuniu em uma única declaração as conclusões favoráveis ​​do cientista britânico John Dalton sobre a estrutura atômica e sugeriu a presença de elétrons dentro de cada átomo.

Além disso, Thomson também conduziu vários estudos sobre prótons no gás neon e, portanto, demonstrou a neutralidade elétrica dos átomos. No entanto, a carga positiva no átomo foi proposta como uma massa uniforme e não como partículas.

O experimento de raios catódicos de Thomson permitiu a afirmação dos seguintes postulados científicos:

– O raio catódico consiste em partículas subatômicas de carga negativa. Thomson inicialmente definiu essas partículas como “corpúsculos”.

– A massa de cada partícula subatômica é apenas 0,0005 vezes a massa de um átomo de hidrogênio.

– Essas partículas subatômicas são encontradas em todos os átomos de todos os elementos da Terra.

– Os átomos são eletricamente neutros; isto é, a carga negativa dos “corpúsculos” é equiparada à carga positiva dos prótons.

Modelo controverso

O modelo atômico de Thomson era altamente controverso na comunidade científica, pois contradiz o modelo atômico de Dalton .

Este último postulou que os átomos eram unidades indivisíveis, apesar das combinações que podem ser geradas durante as reações químicas.

Portanto, Dalton não contemplou a existência de partículas subatômicas – como elétrons – nos átomos.

Em contraste, Thomson encontrou um novo modelo que forneceu uma explicação alternativa da composição atômica e subatômica, após a descoberta do elétron.

O modelo atômico de Thomson foi rapidamente divulgado pelo símile com a popular sobremesa inglesa “pudim de ameixa”. A massa do pudim simboliza uma visão integral do átomo e as ameixas representam cada um dos elétrons que compõem o átomo.

Limitações

O modelo sugerido por Thomson desfrutou de grande popularidade e aceitação na época e serviu como ponto de partida para indagar sobre a estrutura atômica e refinar os detalhes associados.

A principal causa de aceitação do modelo foi o quão bem ele se adaptou às observações dos experimentos com raios catódicos de Thomson.

No entanto, o modelo teve oportunidades significativas de melhoria para explicar a distribuição de cargas elétricas no átomo, tanto positivas quanto negativas.

As investigações de Rutherfod

Posteriormente, na década de 1910, a escola científica liderada por Thomson continuou a pesquisa sobre modelos de estrutura atômica.

Foi assim que Ernest Rutherford, ex-aluno de Thomson, determinou as limitações do modelo atômico de Thomson, na companhia do físico britânico Ernest Marsden e do físico alemão Hans Geiger.

O trio de cientistas realizou vários experimentos com partículas alfa (α), ou seja, núcleos ionizados de moléculas 4He, sem a bainha de elétrons ao redor.

Esses tipos de partículas são constituídos por dois prótons e dois nêutrons; portanto, a carga positiva predomina. As partículas alfa são produzidas em reações nucleares ou por experimentos com decaimento radioativo.

Rutherford projetou um arranjo que permitia avaliar o comportamento das partículas alfa através de substâncias sólidas, como folhas de ouro.

Na análise do caminho, foi detectado que algumas partículas apresentavam um ângulo de desvio ao penetrar nas chapas de ouro. Em outros casos, uma leve recuperação também foi percebida no elemento de choque.

Após as descobertas com partículas alfa, Rutherfod, Marsden e Geiger contradizem o modelo atômico de Thomson e propuseram uma nova estrutura atômica.

Nova proposta

A contraproposta de Rutherford e seus colegas foi que o átomo era constituído por um núcleo pequeno e de alta densidade, no qual estavam concentradas as cargas positivas e um anel de elétrons ao seu redor.

A descoberta do núcleo atômico por Rutherford trouxe consigo um novo ar para a comunidade científica. No entanto, anos depois, esse modelo também foi revogado e substituído pelo modelo atômico de Bohr.

Artigos de interesse

Modelo atômico de Schrödinger .

Modelo atômico de Broglie .

Modelo atômico de Chadwick .

Modelo atômico de Heisenberg .

Modelo atômico Perrin .

Modelo atômico de Dalton .

Modelo atômico de Dirac Jordan .

Modelo atômico de Demócrito .

Modelo atômico de Bohr .

Referências

  1. Descoberta do elétron e do núcleo (sf). Recuperado de: khanacademy.org
  2. Teoria atômica e biografia de JJ Thomson (sf). Recuperado de: thoughtco.com
  3. Teoria Atômica Moderna: Modelos (2007). Recuperado de: abcte.org
  4. Modelo atômico de Thomson (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Recuperado de: britannica.com
  5. Wikipedia, A Enciclopédia Livre (2018). Modelo atômico de Thomson. Recuperado de: en.wikipedia.org
  6. Wikipedia, A Enciclopédia livre (2018). Modelo de pudim de ameixa. Recuperado de: en.wikipedia.org

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies