Modelo Thomson

Modelos Atómicos: Modelo de Thomson

14-04-2023 Por : Luís Timóteo 1

Modelos Atómicos-2

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Modelo de Thomson- (Modelo do pudim de passas).



William Crookes(1832-1919)

Radiómetro de CrookesRaios Catódicos

Willian Crookes – Físico/QuímicoDevemos a descoberta dos raios catódicos (electrões acelerados) a Sir W.

Crookes (inglês). Produzindo descargas eléctricas num tubo de alto vácuo ele produziu um feixe de electrões que podiam ser desactivados pela acção de ímanes e campos magnéticos.

Teoria atómica



Para Crookes, os raios catódicos eram moléculas carregadas, as quais constituíam o quarto estado da matéria (essa denominação é hoje usada quando nos referimos ao plasma, que é exactamente o que se tem quando se produz uma descarga eléctrica num gás rarefeito!).


Teoria atómica

Pesquisa com Raios Catódicos

Do cátodo parte um fluxo de elétrons denominado raios catódicos, que se dirige à parede oposta do tubo, produzindo uma fluorescência decorrente do choque dos elétrons que partiram do cátodo com os átomos do vidro da ampola.

Num tubo de vidro denominado de Ampola de Crookes são colocados dois eléctrodos: o cátodo (pólo negativo) e o ânodo (pólo positivo).

No interior do tubo existe gás rarefeito submetido a uma descarga eléctrica superior a 10 000 volts.




Teoria atómica


Os raios catódicos, quando incidem sobre um anteparo, produzem uma sombra na parede oposta do tubo, permitindo concluir que se propagam em linha recta.

Os raios catódicos movimentam um molinete ou cata-vento de mica, permitindo concluir que são dotados de massa.




Teoria atómica


Os raios catódicos são desviados por um campo de carga elétrica positiva, permitindo concluir que são dotados de carga elétrica negativa.



Eugen Goldstein (1850-1930)

Descoberta do PROTÃO

Em 1876, o físico alemão Eugen Goldstein denominou de raios catódicos às emanações provindas do cátodo do tubo de vácuo que havia sido construído pelo físico inglês William Crookes, em 1875.

Teoria atómica




Descoberta do PROTÃO Experiências posteriores mostram que:

1) Os raios canais são constituídos por partículas positivas denominadas protões.

2) A massa das partículas constituintes dos raios canais é aproximadamente igual à massa das moléculas do gás residual (gás contido no interior da ampola de Goldstein);

3) Quando o gás residual é o hidrogénio, a massa das partículas dos raios canais é a menor e aproximadamente 1836 vezes maior que a massa do electrão, e a carga dessas partículas é igual à do eléctrodo, com sinal contrário.

Raios canais

ânodo Cátodo

Moléculas(neutras) do gás

Iões positivos electrões

Teoria atómica




Descoberta do PROTÃO: raios canais

Canal_Ray-CRT.swf

Teoria atómica

http://www.dlt.ncssm.edu/flashdownloads/structure/Canal_Ray-CRT.exe











Observou partículas negativas muito menores que os átomos, os electrões, provando assim que os átomos não eram indivisíveis.

Formulou a teoria de que os átomos seriam uma esfera com carga eléctrica positiva onde estariam dispersos os electrões suficientes para que a carga total do átomo fosse nula.

- Modelo atómico de Thompson (Modelo do pudim de

passas).

1ª TABELA PERIÓDICA

1876V IIIELEMENTOS

18751807 18691833

ELETRÓLISE

1º MODELO

RAIOS CATÓDICOS

1895PRÓTON

RAIOS X

Josef J. Tompson (1818-

1889)

1906

Teoria atómica Josef J. Tompson

1897



J. J. Thomson (1856-1909)

Modelo de Thomson (1898)Teoria atómica

O átomo como um todo tem carga nula.

Assim sendo, se há a presença de electrões com carga negativa, há também a presença de cargas positivas no átomo.

CONTRIBUIÇÃO DE THOMSONSOBRE O MODELO ATÓMICO

Thomson propôs que o átomo seria uma espécie de bolha gelatinosa, completamente Maciça onde haveria a totalidade da carga positiva homogeneamente distribuída.

Incrustada nessa gelatina estariam os electrões (de carga negativa). Juntos à massa, formariam uma carga líquida igual a zero.



Teoria atómica O Modelo de Thomson (1898)

Para Thomson, o átomo é constituído por uma massa de carga positiva onde estão incrustados os electrões.

O seu modelo ficou conhecido como “pudim de Ameixas”, já que o átomo seria uma massa compacta com cargas alternadas no seu interior. Foi muito infeliz, mesmo para a sua época, e não teve muita contribuição como modelo atómico propriamente.

O átomo era uma esfera de electricidade positiva, onde estavam submersas partículas negativas denominadas electrões.

Foi Thomson que lançou a ideia de que o átomo era um sistema descontínuo, portanto divisível, mas a sua descrição não era satisfatória porque não permitia explicar as propriedades químicas do átomo.

Thomson conseguiu demonstrar que o átomo não é indivisível, utilizando uma aparelhagem denominada tubo de raios catódicos, através do qual descobriu o electrão. +

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-- Estabeleceu a razão entre massa e carga eléctrica no TRC:

m/e = -5.6857x10-9 g/coulomb (-e/me )= -1.75881962 X 1011 C/kg.

Massa do electrão (me = 9.1 x 10-31 kg),

Carga do electrão (e=-1.6 x 10-19 Coul)

A massa do electrão foi descoberta 15 anos mais tarde pelo físico Millikan a partir da relação de Thomson.

me= 1/1840 do Átomo de H

“Modelo pudim de Ameixas”Plum pudding model“Modelo pudim de Ameixas”Plum pudding model



Thomson introduz assim as ideias :

O átomo pode dividir-se nas partículas chamadas fundamentais:

a) Electrões com carga eléctrica negativa;

b) Protões com carga eléctrica positiva;

c) Neutrões, sem carga eléctrica e com uma massa muito maior que as dos electrões...

Thomson considera o átomo como uma grande esfera com carga eléctrica positiva, na qual se distribuem os electrões como pequenas passas de ameixa (modelo pudim de Ameixas )!....

Teoria atómica O Modelo de Thomson (1898) “modelo pudim de Ameixas”



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Electrões

Carga Positiva

- a ≈1.6Å a

ÁtomoA energia de ionização de um átomo de Hidrogénio, no modelo de

Thomson, Ei= 13.6 eV

a

ei

E0

2

8

3

Teoria atómica

= 13.6 eV

O Modelo de Thomson (1898) “modelo pudim de ameixas

ε0 – Permissividade no vácuo. e – Carga elementar. Å – ångström (Å)=1 Å = 10-10 m. a – Raio do átomo de hidrogénio.

Modelo atómico clássico, energeticamente estável…

Pressupõe um espectro de uma irradiação continua!....



Teoria atómica Experiência de Thomson (1897)Experiência de Thomson (1897)Thomson usou nas suas experiências um tubo de raios catódicos de William Crookes, no

qual se podia visualizar um feixe de partículas e onde, através das variações dos campos magnéticos e eléctrico determinou a relação carga eléctrica/massa (-e/me ou q/m) do que viria ser chamado de electrão.

O TRC visualizava um feixe de partículas e com a actuação dum campo magnético, consoante a sua polaridade, assim o feixe era atraído ou afastado, tendo Thomsom deduzido tratarem-se de partículas de carga negativa... Estava descoberto o Electrão



Teoria atómica Experiência de Thomson (1897)Experiência de Thomson (1897)




TRC de ThomsonTRC de Thomson

Thomson tube_PT.swf




A razão q/m ou (-e/me ou me/-e) é chamada de razão carga/massa. De acordo com esta experiência É: 1.75881962 X 1011 C/kg (-e/me) ou (m/e = -5.6857x10-9 g/C). (C) para Coulomb, que é a unidade de carga, e Kilograma (kg) que é a unidade de massa..

V – diferença da potencial cátodo ânodo.v – velocidade da partícula.E – Intensidade do campo eléctrico.B – Intensidade do campo magnético.q – carga da partícula.m – massa da partícula.




As partículas subatómicas são aceleradas do cátodo (-) para o Ânodo (+) com uma velocidade dada por:

Em que V é a diferença de potencial e q a carga das partículas…

As partículas passam por um selector de velocidade, formando um feixe muito fino, pelo balanceamento dos campos eléctrico e magnético:

Em que a força eléctrica = qE = força magnética qvB. Neste caso v é a velocidade seleccionada.

É fácil verificar que v é a velocidade das partículas emanadas pelo cátodo. Facilmente se vê desta 2ª equação, que se dividir o campo eléctrico pelo campo magnético (E/B), teremos

v outra vez.




15 anos mais tarde o Professor Millikan um físico Americano, descobriu a carga do electrão com a sua experiência, da gota de óleo. A carga do electrão é: = -e=1.60217733x10-19 C e a massa do electrão me = 9.1091 x 10-31 kg

Igualando as duas equações fica:Elevando ambos os lados da equação ao

quadrado e rearranjando dá:

A relação q/m é a relação carga/massa que é:1.75881962 X 1011 C/kg.

carga /Massa do Electrão (2006 CODATA )



Na presença de um campo magnético o feixe catódico é deflectido. Quanto maior for o campo magnético maior será a deflexão.

e/m = E/H2re = Carga do electrão.m = Massa do electrão.E = Intensidade do campo eléctrico.H = Intensidade do campo magnético.r = Raio de curvatura (deflexão) do feixe.

Thomson, mediu a razão carga/massa do electrão: -e - 1.759 x 108 C/g




Teoria atómica Experiência de ThomsonExperiência de Thomson

Thomson descobriu:

Que os electrões se propagam em linha recta.

Que os electrões possuem massa (são corpusculares).

Que o electrão tinha carga eléctrica negativa, devida á atracção/repulsão em presença dum campo magnético.

Descoberta do electrão (1897)Descoberta do electrão (1897)



http://www.kentchemistry.com/links/AtomicStructure/flash/CathodeRayTube.swf










Cálculo das deflexões dos campos Eléctrico/MagnéticoCálculo das deflexões dos campos Eléctrico/Magnético

TRC-fields_PT.swf




Cálculo –e/meCálculo –e/me

positiverays_Thomson-PT.swf



Teoria atómica Acerca do Modelo de Thomson (1897)Acerca do Modelo de Thomson (1897)

http://www.youtube.com/watch?v=wR5EbdHVjmQ







(“Pudim de Ameixas”)

J. J. Thomson propôs um modelo no qual os electrões carregados negativamente estão localizados no interior de uma distribuição contínua de carga positiva.

Características:

A forma da distribuição de carga positiva é esférica com um raio da ordem de 10-10m.

Os electrões estão uniformemente distribuídos na esfera.

No estado de menor energia do átomo os electrões estão fixos nas suas posições de equilíbrio.

Em átomos excitados, os electrões vibram em torno das suas posições de equilíbrio.

Teoria atómica Modelo de Thomson (1897)Modelo de Thomson (1897)

Plum pudding modelPlum pudding model



Teoria atómicaCarga do Electrão Carga do Electrão

Descobriu a carga de um simples Electrão, através da famosas experiência da queda da gota de óleo “Oil drop experiment”.

Usando os dados da relação Carga/Massa (e/me) de J.J. Thomson, a massa de um electrão também foi encontrada.

Experiência da Gota de Óleo

Robert Millikan

1905ELÉTRON 2º MODELO

18971876V IIIELEMENTOS

18751807 18691833

ELETRÓLISE

1º MODELO 1ª TABELA PERIÓDICA

RAIOS CATÓDICOS

1895PRÓTON

RAIOS X

1909

RELATIVIDADE



Teoria atómica Carga do Electrão (1909)Carga do Electrão (1909)

“A Experiência da gota de Óleo” de Robert Millikan

Deita-se um spray muito fino num espaço fechado; As gotas de óleo carregam electricamente por fricção;Focar uma gota de óleo;A gota cai devido á gravidade;Aplicando um campo eléctrico a gota sobe devido a esse campo;Ajusta-se a intensidade do campo até a gota ficar parada;Iguala-se assim a força de queda (gravidade) e a de subida (campo

eléctrico);Usando esta igualdade pode-se trabalhar com a razão e/me;

Conhecendo me pode-se calcular e.




Robert MillikanExperiência da gota de Óleo



Spray de óleo fino é introduzido na câmara.

Gotículas de óleo passam através de um furo na placa carregada positivamente.

Placas electricamente carregadas influenciam a queda das gotículas de óleo.

Ponto de observação da queda das gotículas e controlos de intensidade do campo eléctrico.

Fonte de Raios “X”.

Raios “x” carregam electricamente as gotículas de óleo

Teoria atómicaCarga do Electrão (1909)Carga do Electrão (1909) Robert Millikan



Teoria atómica Carga do Electrão (1909)Carga do Electrão (1909)Robert Millikan

Experiência da gota de Óleo

004_MILLIKANOIL.wmvhttp://www.youtube.com/watch?v=XMfYHag7Liw




Robert MillikanExperiência da gota de Óleo

OilDrop_pt.swf

http://www.learnerstv.com/animation/animation.php?ani=186&cat=chemistry









http://www.kentchemistry.com/links/AtomicStructure/flash/MillikanOilDrop.swf

Teoria atómica Carga do Electrão (1909)Carga do Electrão (1909)Robert Millikan

Experiência da gota de Óleo










Propriedades do Electrão

O termo “Electrão” foi usado pela primeira vez pelo físico Irlandês G:J.

Stoney;Orbita o núcleo;Tem uma massa pequena;Tem carga negativa – a mais pequena unidade de carga eléctrica que

se encontra na natureza;A carga eléctrica do electrão foi pela primeira vez medida por Robert

Millikan na sua experiência conhecida como “oil drop experiment”,

“experiência da queda da gota de óleo”:



Bibliografia

UCS - Universidade de Caxias do Sul – Núcleo de Apoio ao Ensino da Químicahttp://hermes.ucs.br/ccet/defq/naeq/

UNICAMP – Laboratório de Química do Estado Sólidohttp://lqes.iqm.unicamp.br/canal_cientifico/

UFSC – Universidade Federal de Santa Catarinahttp://quark.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/nuclear/

NOBEL – e-Museumhttp://www.nobel.se/physics/laureates/index.html

UFC – Universidade Federal do Ceará – Depto. de Físicahttp://www.fisica.ufc.br/index.html

UFC – Universidade Estadual de CampinasRepresentações Imagéticas dos Modelos Teóricos para a Estrutura da Matériahttp://www.iar.unicamp.br/pgmultimeios/pesquisa/a_meleiro/home.htm

http://www.biografiasyvidas.com/biografia/g/goldstein_eugen.htm

http://pt.wikipedia.org/wiki/William_Crookes

http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/history/goldstein.html

http://physics-tutor.site90.net/drupal/node/28

http://tps.ac.th/~panya/class/physicsatom/thomson/index.htm

http://www.britannica.com/EBchecked/media/19493/Millikan-oil-drop-experiment-Between-1909-and-1910-the-American

http://hermes.ucs.br/ccet/defq/naeq/

http://lqes.iqm.unicamp.br/canal_cientifico/

http://quark.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/nuclear/

http://www.nobel.se/physics/laureates/index.html

http://www.fisica.ufc.br/index.html

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