Professor Edson Cruz

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1 Professor Edson Cruz

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3 A RADIOATIVIDADE E A NECESSIDADE DE NOVAS PESQUISAS Wilhelm RÖNTGEN ( ) Estudava raios emitidos pela ampola de Crookes. Repentinamente, notou que raios desconhecidos saíam dessa ampola, atravessavam corpos e impressionavam chapas fotográficas. Como os raios eram desconhecidos, chamou-os de RAIOS-X. Henri BECQUEREL ( ) Tentava relacionar fosforescência de minerais à base de urânios com os raios-x. Pensou que dependiam da luz solar, num dia nublado, guardou uma amostra de urânio numa gaveta embrulhada em papel preto e espesso. Mesmo assim, revelou uma chapa fotográfica. Inicia-se, Portanto, os estudos relacionados À RADIOATIVIDADE.

4 OS AVANÇOS DOS ESTUDOS SOBRE A RADIOATIVIDADE Pierre CURIE ( ) Marie CURIE ( ) Estudaram incansavelmente os fenômenos relacionados à radioatividade, mas não puderam explicar a origem da radiação emitida por determinados átomos. Sendo o átomo, até então, completamente maciço, como explicar tal fenômeno? Qual a carga das partículas radioativas: negativa, positiva ou neutra? Qual sua massa? Um outro pesquisador, Ernerst Rutherford, convencido por J. J. Thomson, começa a Pesquisar materiais radioativos e, aos 26 anos de idade, notou que havia dois tipos de radiação: Uma positiva (alfa) e outra negativa (beta). Assim inicia-se o processo para determinação de um NOVO MODELO ATÔMICO.

5 MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD Ernerst RUTHERFORD ( ) Observou que as partículas alfa (positivas) desviavam bem pouco da sua trajetória ao passar um campo elétrico, quando comparadas com o desvio das partículas beta (negativas) CONCLUSÃO: a partícula alfa tem mais massa que a partícula beta. A velocidade das partículas alfa era da ordem de km/s. A maioria das partículas atravessavam a lâmina; Poucas partículas desviavam seus caminho; Algumas partículas bateram em algo forte e firme e retornaram. Rutherford propõe a dois de seus alunos, Johannes Hans Wilhelm Geiger e Ernerst Marsden que bombardeassem finas folhas de metais com as partículas alfa a fim de comprovar, ou não, o modelo de átomo de Thomson.

6 PROPOSTA DE RUTHERFORD PARA EXPLICAR AS OBSERVAÇÕES DO LABORATÓRIO Para que a partícula alfa pudesse inverter sua trajetória, deveria encontrar uma carga positiva bastante concentrada na região nuclear, com Massa bastante pronunciada. Rutherford propôs que essa região central, chamada NÚCLEO, conteria toda a massa do átomo, assim como a totalidade da carga positiva. Os elétrons estariam girando circularmente ao redor desse núcleo, numa região chamada de ELETROSFERA. Para cada elétron deveria existir uma carga positiva na região nuclear. Essa partícula positiva foi denominada PRÓTON. A região nuclear deveria ser cerca de a vezes menor que a eletrosfera, pois de cada a partículas que passaram direto, uma sofreu deflexão. O próton é cerca de 1836 vezes mais pesado que 1 elétron SURGE ASSIM, O ÁTOMO NUCLEAR

7 O PROBLEMA DO MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD Para os físicos, toda carga elétrica em movimento, como os elétrons, perde energia na forma de luz, diminuindo sua energia cinética e a consequente. Atração entre prótons e elétrons faria com que houvesse uma colisão entre eles, destruindo o átomo. ALGO QUE NÃO OCORRE. PORTANTO, O MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD, MESMO EXPLICANDO O QUE FOI OBSERVADO NO LABORATÓRIO, APRESENTA UMA INCORREÇÃO. A figura representa o dispositivo experimental de Rutherford para o estudo da dispersão de partículas (a) por uma folha de ouro. A maior parte das partículas atravessa a folha sem deflexão significativa. Algumas são deflectidas segundo grandes ângulos e pode-se observar, mesmo que não tão frequentemente, o retorno de partículas. A figura (b) é uma ampliação, mostrando a passagem das partículas pelo interior da folha.

8 MODELO ATÔMICO DE BOHR Niels BOHR ( ) Estudava espectros de emissão do gás hidrogênio. O gás hidrogênio aprisionado numa ampola submetida a alta diferença de potencial emitia luz vermelha. Ao passar por um prisma, essa luz se subdividia em diferentes comprimentos De onda e frequência, caracterizando um espectro luminoso descontínuo. A EXPLICAÇÃO Os elétrons estão movimentando ao redor do núcleo em órbitas de energia FIXA, QUANTIZADA E ESTACIONÁRIA (AS CAMADAS). Ao receber energia, o elétron salta para uma camada mais externa (mais energética), ficando num estado EXCITADO. Ao retornar para uma camada menos energética, libera parte da energia absorvida na forma de ondas eletromagnética (LUZ), que pode ser visível, ou não.

9 MODELO ATÔMICO DE BOHR K L M N O P Q A ELETROSFERA A energia do elétron, numa camada é sempre a mesma. Só é permitido ao elétron movimentar-se na camada. Quanto mais afastada do núcleo, maior a energia da camada. Cada camada de energia possui uma quantidade máxima de elétrons. A energia emitida pelo elétron corresponde à diferença entre a energia das camadas de origem e destino. Quanto maior a energia transportada, maior será a frequência da onda eletromagnética. Retornos eletrônicos para a camada K, liberação de luz no ULTRAVIOLETA. Retornos eletrônicos para a camada L, liberação de luz no VISÍVEL. Retornos eletrônicos para a camada M, liberação de luz no INFRAVERMELHO.

10 O ÁTOMO DE BOHR O modelo de Rutherford foi muito criticado pelos físicos. Bohr tentando justificar as críticas, aperfeiçoou o desenho e deduziu o seguinte: Baseado na experiência dos ESPECTROS DE EMISSÃO. Bohr deduziu: Niels Bohr A eletrosfera era dividida em camadas ou órbitas ou níveis; Havia 7 níveis, denominado K,L,M,N,O,P,Q, onde maior era a energia mais distante era o nível do centro; Núcleo e a eletrosfera se atraiam, por seres de cargas opostas; O elétron em sua órbita não consome, nem libera energia (estado fundamental); Se alguma energia externa fosse emitida, o elétron absorveria essa energia, saltando para um nível mais forte. Ao fim dessa emissão, o elétron voltava para o seu nível e liberava essa energia na forma de luz (fóton).

11 Era um grande vazio dividido em 7 níveis contendo um núcleo dividido em prótons e nêutrons. ÁTOMO

12 MODELO ATÔMICO DE SOMMERFELD Para átomos com mais de um elétron, ao se ampliar as raias luminosas, subdivisões apareciam, caracterizando que o elétron, ao retornar para a camada, não voltava exatamente para a camada, mas para bem próximo dela, emitindo ondas eletromagnéticas com energias bem próximas umas das outras.? Feixe de Luz Ampliação Os átomos multieletrônicos devem possuir ubcamadas ou subníveis de energia, caracterizados por órbitas elípticas, além das circulares, segundo o modelo de Bohr. Espectro Descontínuo Em cada nível só pode existir uma órbita circular, as outras são elípticas.

13 O ÁTOMO DE SOMMERFELD Observando espectros de emissão mais complexos, Sommerfeld deduziu teorias sobre os níveis de energia que alterariam algumas ideias dos modelos passados. S = Sharp P = principal D = diffuse F = fine Ele deduziu que: Os níveis de energia eram divididos em regiões ainda menores surge os SUBNÍVEIS; As denominações dos subníveis eram de acordo com a forma geométrica em que eram observados (circulares ou elípticas).

14 TEORIAS FINAIS De BROGLIE Propôs que os elétrons tinham comportamento duplo: PARTÍCULA-ONDA órbita L órbita K órbita M HEISENBERG Sugeriu que os elétrons não estavam em órbitas, mas em regiões de maior possibilidade de encontrá-los (ORBITAL) Núcleo Órbitas (níveis) Orbital

15 O ÁTOMO ATUAL eletrosfera núcleo nucleons elétrons prótons nêutrons NÍVEIS K 2 L 8 M 18 N 32 REGIÃO PARTÍCULAS CARGA MASSA eletrosfera elétrons negativa 1/1836 = ~0 núcleo prótons positiva ~1 nêutrons neutra ~1 O 32 P 18 Q 2

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