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Ciências EF: 9° ano
Curso: Ciências EF: 9° ano > Unidade 1
Lição 1: Modelos atômicosO experimento da lâmina de ouro de Rutherford
Aprenda sobre a descoberta do núcleo por Rutherford e o desenvolvimento do modelo nuclear do átomo.
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- Não estou entendo. Por que, em tese, todas as partículas alphas deveriam atravessar se o átomo é maciço, no modelo de Dalton que Rutherford queria confirmar.(5 votos)
- Na verdade, ao meu entender, Rutherford estava se baseando no modelo de Thomson e não no de Dalton, já que Dalton nem citou cargas elétricas no seu modelo. Porém, como o próprio Rutherford disse, as partículas alfa eram extremamente fortes e intensas e colidiriam sobre um finíssima folha de ouro. Ainda que esse átomo fosse composto por uma geleia positiva, como dizia Thomson, havia uma expectativa que as partículas alfa ultrapassassem ou fossem levemente desviadas, devida a intensidade da força delas. De fato, a grande maioria passou facilmente. Parte delas foi um pouco desviada. Só que algumas, muito poucas, tiveram um desvio quase que completo, ou seja, não ultrapassaram a folha. Isso causou estranheza. Por que uma "folha de papel" conteria uma "bala de canhão"? Foi assim que ele concluiu que a maior parte do átomo era vazio e que a massa dele estava concentrada numa ultra pequena região positiva chamada de núcleo.(3 votos)
- Então, nesse experimento, a folha de ouro foi bombardeada com átomos de hélio? Esses átomos adentraram o orbital do ouro sem problema?(2 votos)
- Não foi átomos de Hélio, mas por núcleos de Hélio (2 Protons + 2 Nêutrons), ou seja, radiação alfa.(4 votos)
Transcrição de vídeo
RKA6GM - Nós temos aqui uma citação
de um grande físico chamado Ernest Rutherford. Ele disse: "o evento mais incrível
que aconteceu comigo em toda a minha vida foi quase tão incrível quanto se você atirasse
um projétil de 15 polegadas num lenço de papel e ele ricocheteasse de volta e o atingisse". Esta citação diz respeito
a um experimento que ele realizou. Então, neste vídeo de hoje, vamos falar
sobre esse experimento que ele estava falando. Nesse período, Rutherford estava realizando
diversas experiências sobre a radioatividade. Rutherford era um grande amigo
de Marie Curie e de seu marido, Pierre Curie. E se tratando da radioatividade, o seu grande interesse
de estudo era sobre a partícula α. Apesar de, na época deles, eles não utilizarem
a ideia da partícula α que nós utilizamos hoje, a partícula α é formada
por um núcleo de hélio (He), ou seja, essa partícula é formada
por 2 prótons e 2 nêutrons. No caso, ela não possui elétrons,
por isso que nós temos aqui este He²⁺, ou seja, a partícula α é apenas o núcleo do He. E pelo fato deste núcleo não possuir elétrons, por esse
motivo que este núcleo é carregado positivamente, tendo aqui 2⁺, certo? E tendo um grande interesse
em estudar esta partícula α, Rutherford pegou um pedaço de rádio (Ra),
já que o rádio emitia essa partícula α e colocou dentro de uma caixa de chumbo (Pb). Este orifício possibilitava
que partículas α fossem emitidas aqui neste caso. E tendo interesse em estudar a estrutura atômica, ele fez com que essas partículas de α
fossem emitidas contra uma folha de ouro. Associando esse experimento
com a citação de Rutherford, vamos imaginar então que, aqui,
as nossas partículas α sejam os nossos projéteis, e aqui, esta folha de ouro,
como se fosse o nosso lenço de papel, ok? Mas o que o Rutherford estava tentando
encontrar com esse experimento? Bem, a resposta não é relativamente fácil. Mas para a gente entender isso, a gente
precisa voltar um pouquinho antes de Rutherford e estudar o modelo desenvolvido
por um outro físico chamado J. J. Thomson O modelo de Thomson, muito conhecido
como "o modelo do pudim de ameixas", dizia que o átomo é formado por pequenas partículas carregadas negativamente. Na época, Thomson não usava
necessariamente a ideia do elétron. Mas hoje, a gente já diz que essas partículas
carregadas negativamente são os elétrons. Então vou chamar
estas partículas aqui de “elétrons”, ok? Como na época já tinha ideia de que um átomo
tem que ser eletricamente neutro, como a gente tem estas cargas negativas aqui,
deveria ter algo aqui com carga positiva. Então, Thomson desenvolveu a ideia de que esses
elétrons ou essas partículas carregadas negativamente estariam imersas em uma espécie de sopa de carga positiva, ou seja, uma sopa carregada positivamente. Então a gente pode dizer que aqui
tem uma "sopa" carregada positivamente. E assim, se você não sabe
o que é um pudim de ameixas, provavelmente, é porque você
não é britânico, tudo bem? E aí, neste caso, a gente pode imaginar aqui
como se fosse um cookie de chocolate, em que as gotinhas de chocolate
seriam estes elétrons, e toda aquela massa em volta destas gotinhas de chocolate seria esta sopa carregada positivamente. Mas afinal, o que Rutherford estava querendo concluir
a partir desse experimento? Realizando formulações e previsões matemáticas, ele chegou à conclusão que se emitisse partículas α
contra um átomo aqui neste caso, grande parte das partículas α
ia atravessar diretamente este átomo. Como estas cargas elétricas iam gerar
um pequeno campo elétrico aqui no interior, poderia ocorrer que algumas destas partículas α
sofressem uma pequena deflexão, nada muito grande. Claro, eu exagerei um pouco aqui,
mas, na verdade, não seria nada muito grande não. Então praticamente todas estas partículas α
iriam atravessar direto aqui este átomo. Então quando ele veio aqui
e realizou este experimento, ele esperava observar exatamente isso, ou seja, que estas partículas α atravessassem
este lenço de papel dele aqui, né? Lenço de papel. E realmente foi isso que aconteceu,
grande parte das partículas α atravessaram aqui direto. E uma pequena parte, muito pequena mesmo,
sofreu uma pequena deflexão, nada muito grande. Algo mais ou menos igual a 1° de deflexão,
ou seja, algo muito pequenininho mesmo. Engraçado é que se Rutherford
tivesse parado por aqui, ele teria chegado à conclusão de que este daqui
seria o modelo ideal para explicar o que era o átomo. Mas ainda bem que Rutherford era um químico
muito competente e ele não parou por aí. Quando ele fez o detector dele,
não colocou apenas aqui na frente. Na verdade, ele cobriu toda esta região aqui. Ele fez isso apenas para tomar cuidado mesmo
nesta detecção aqui. E aí, claro, ele detectou os esperados aqui na frente,
estes aqui com uma pequena deflexão, mas em 1 a cada 20.000 partículas α acontecia
algo curioso quando colidia com a folha de ouro. Ao invés de atravessar ou sofrer essa deflexão, ela vinha até aqui e voltava aqui,
batia nessa parte aqui do detector. E como eu disse, isso acontecia
com 1 a cada 20.000 partículas α. Então era um número extremamente pequeno mesmo, algo que você precisava ter muito cuidado aqui para
observar, se não poderia passar despercebido. Claro, você deve imaginar que a primeira coisa
que Rutherford fez a partir disso foi falar: "caramba, acabei de ganhar o Prêmio Nobel", não é? Mas não, ele repetiu esse experimento diversas vezes
para ver se não tinha acontecido nenhum erro. E não, não tinha. Todas as vezes que ele realizava esse experimento,
chegava à mesma conclusão: de que 1 a cada 20.000 partículas de α colidia
com a folha de ouro e retornava aqui neste caso. E agora, o que fazer? Afinal de contas, este modelo atômico
do pudim de ameixas não serve mais para explicar esta colisão aqui desta partícula α
retornando deste jeito aqui para o detector. Então, foi necessário construir um novo modelo atômico
que desse conta de explicar este fenômeno aqui. Então foi isso que ele fez,
ele começou a desenvolver o novo modelo atômico. No caso, então, para ter um modelo que explicasse esse
novo fenômeno, tinha que ter algo que fosse pequeno, maciço e que tivesse carga positiva. Afinal de contas, era isto aqui que interagia
com essas partículas α, fazendo com que elas fossem
rebatidas aqui neste caso. Então, recapitulando: temos que ter algo pequeno,
extremamente pesado e com carga positiva. E sabemos também que esse modelo
tem que dar conta de ter os elétrons para fazer com que o átomo
tenha um saldo final de carga nulo. Sabemos também que esses elétrons
têm que ser extremamente pequenos, porque eles quase não interagem
com estas partículas α. Por isso que elas passam direto aqui
por esta folha de ouro. Ok, então, a partir desses pré-requisitos aqui,
ele desenvolveu um novo modelo, e esse novo modelo dizia que nós tínhamos aqui
um átomo, e que esse átomo aqui teria um núcleo, esse núcleo extremamente pequeno, e que esse núcleo tinha uma carga positiva. E como falei, esse núcleo aqui
é extremamente pequeno, a partir desse experimento, Rutherford
conseguiu até estimar o tamanho desse núcleo em relação ao tamanho do átomo e chegou à conclusão de que o núcleo deveria ter um tamanho igual a 1/10.000 do volume aqui deste átomo. Então, assim, o núcleo era extremamente pequeno
neste modelo dele. E claro, como o núcleo tinha carga positiva,
deveria também ter os elétrons aqui em certas regiões. Mas e o restante do átomo aqui, o que teria? Na verdade, Rutherford chegou à conclusão
de que todo este espaço aqui seria um espaço vazio, ou seja, não teria nada ocupando este espaço, então grande parte do átomo aqui
seria realmente um espaço vazio. E a partir desse modelo,
Rutherford conseguiu explicar o experimento dele, ou seja, quando as partículas α
eram emitidas aqui contra a folha de ouro, grande parte dessas partículas atravessavam
diretamente este espaço vazio, não sofrendo nenhum tipo de deflexão. No entanto, uma pequena parte destas partículas
se aproximava aqui do núcleo deste átomo e sofria aquela pequena deflexão. Tanto de um lado quanto do outro. Mas uma pequena parte ainda menor de partículas α
conseguia colidir com este núcleo atômico aqui. E quando isso acontecia,
pelo fato deste núcleo ter uma carga positiva, esta partícula α também tendo uma carga positiva,
seria repelida por este núcleo, fazendo com que ela retornasse aqui neste caso, conforme ocorreu aqui no experimento. E esse modelo atômico de Rutherford
foi chamado de “modelo nuclear”. Então já temos o nosso modelo atômico
aqui de Rutherford, em que o átomo é formado
por um núcleo com carga positiva, e os elétrons estão aqui
em alguma região deste átomo, certo? E o restante do átomo é feito de espaço vazio,
ou seja, não tem nada ali. Mas aí, chegamos a uma nova pergunta: onde esses elétrons estão aqui realmente?
Será que eles ocupam certas posições? Para responder a essa pergunta,
diversos outros cientistas na época de Rutherford realizaram experimentos testando esse modelo. E veremos isso inclusive nos próximos vídeos.