Modelo Thomson

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Modelo Thomson

  1. 1. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Modelos Atómicos-2 Modelo de Thomson - (Modelo do pudim de passas). + - + - + + - - + - - + + -27-01-2012 Por : Luís Timóteo 1
  2. 2. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Radiómetro de Crookes Raios Catódicos William Crookes (1832-1919)Willian Crookes – Físico/QuímicoDevemos a descoberta dos raios catódicos (electrões acelerados) a Sir W.Crookes (inglês). Produzindo descargas eléctricas num tubo de alto vácuo eleproduziu um feixe de electrões que podiam ser desactivados pela acção deímanes e campos magnéticos.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 2
  3. 3. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Radiómetro de Crookes Raios Catódicos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!). Pesquisa com Raios Catódicos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.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.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 3
  4. 4. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Radiómetro de Crookes Raios Catódicos Pesquisa com Raios Catódicos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.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 4
  5. 5. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Radiómetro de Crookes Raios Catódicos Pesquisa com Raios CatódicosOs raios catódicos são desviados por um campo de carga elétrica positiva, permitindo concluir que são dotados de carga elétrica negativa.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 5
  6. 6. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica 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 1875.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 6
  7. 7. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Eugen Goldstein (1850-1930) 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. Moléculas Iões positivos electrões (neutras) do gás ânodo Cátodo Raios canais27-01-2012 Por : Luís Timóteo 7
  8. 8. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Eugen Goldstein (1850-1930) Descoberta do PROTÃO: raios canais Canal_Ray-CRT.swf http://www.dlt.ncssm.edu/flashdownloads/structure/Canal_Ray-CRT.exe27-01-2012 Por : Luís Timóteo 8
  9. 9. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Josef J. Tompson RAIOS ELETRÓLISE CATÓDICOS RAIOS X V III 1807 1833 1869 1875 1876 1895 1897 ELEMENTOS 1º MODELO 1ª TABELA PRÓTON PERIÓDICA - Modelo atómico de Thompson (Modelo do pudim de passas). 1906 Josef J. Tompson (1818-1889) 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.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 9
  10. 10. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Modelo de Thomson (1898) J. J. Thomson (1856-1909)  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 THOMSON SOBRE 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.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 10
  11. 11. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica O Modelo de Thomson (1898) “Modelo pudim de Ameixas”Plum pudding model Para Thomson, o átomo é constituído por uma massa de carga positiva onde estão incrustados os electrões. 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 descobriu o electrão. aparelhagem denominada tubo de raios catódicos, - + através do qual - - - + 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. + - + 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. Massa do electrão (me = 9.1 x 10-31 kg), A massa do electrão foi descoberta 15 anos mais tarde pelo físico Millikan a partir da Carga do electrão (e=-1.6 x 10-19 Coul) relação de Thomson. me= 1/1840 do Átomo de H27-01-2012 Por : Luís Timóteo 11
  12. 12. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica O Modelo de Thomson (1898) “modelo pudim de Ameixas” 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 )!....27-01-2012 Por : Luís Timóteo 12
  13. 13. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica O Modelo de Thomson (1898) “modelo pudim de ameixas Átomo A energia de ionização de um átomo de Hidrogénio, no modelo de Thomson, Ei= 13.6 eV Electrões - +- 3e 2 + E  - + a + i 8 0 a = 13.6 eV  a ≈1.6Å - +- - + ε0 – Permissividade no vácuo. - + e – Carga elementar. Å – ångström (Å)=1 Å = 10-10 m. a – Raio do átomo de hidrogénio.Carga Positiva Modelo atómico clássico, energeticamente estável… Pressupõe um espectro de uma irradiação continua!....27-01-2012 Por : Luís Timóteo 13
  14. 14. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Experiência de Thomson (1897)Thomson usou nas suas experiências um tubo de raios catódicos de William Crookes, n qual se podia visualizar um feixe de partículas e onde, através das variações dos campo magnéticos e eléctrico determinou a relação carga eléctrica/massa (-e/me ou q/m) do qu 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 Electrão27-01-2012 Por : Luís Timóteo 14
  15. 15. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Experiência de Thomson (1897)27-01-2012 Por : Luís Timóteo 15
  16. 16. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Experiência de Thomson (1897) TRC de Thomson Thomson tube_PT.swf27-01-2012 Por : Luís Timóteo 16
  17. 17. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Experiência de Thomson (1897)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.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 17
  18. 18. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Experiência de Thomson (1897) 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.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 18
  19. 19. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Experiência de Thomson (1897) Elevando ambos os lados da equação aoIgualando as duas equações fica: quadrado e rearranjando dá: A relação q/m é a relação carga/massa que é:1.75881962 X 1011 C/kg. 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 carga /Massa do Electrão (2006 CODATA )27-01-2012 Por : Luís Timóteo 19
  20. 20. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Experiência de Thomson (1897) Na presença de um campo magnético o feixe catódico é deflectido. Quanto maior for o campo magnético maior será a deflexão. e/m = E/H2r e = 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/g27-01-2012 Por : Luís Timóteo 20
  21. 21. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Experiência de Thomson Descoberta do electrão (1897)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.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 21
  22. 22. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson http://www.kentchemistry.com/links/AtomicStructure/flash/CathodeRayTube.swf27-01-2012 Por : Luís Timóteo 22
  23. 23. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Experiência de Thomson (1897) Cálculo das deflexões dos campos Eléctrico/Magnético TRC-fields_PT.swf27-01-2012 Por : Luís Timóteo 23
  24. 24. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Experiência de Thomson (1897) Cálculo –e/me positiverays_Thomson-PT.swf27-01-2012 Por : Luís Timóteo 24
  25. 25. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Acerca do Modelo de Thomson (1897) http://www.youtube.com/watch?v=wR5EbdHVjmQ27-01-2012 Por : Luís Timóteo 25
  26. 26. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Modelo de Thomson (1897) Plum pudding model (“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.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 26
  27. 27. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómicaCarga do Electrão RAIOS ELETRÓLISE CATÓDICOS RAIOS X RELATIVIDADE V III 1807 1833 1869 1875 1876 1895 1897 1905 1909ELEMENTOS 1º MODELO 1ª TABELA PRÓTON ELÉTRON PERIÓDICA 2º MODELO Robert Millikan Experiência da Gota de Óleo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.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 27
  28. 28. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica 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.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 28
  29. 29. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Carga do Electrão (1909) Robert Millikan Experiência da gota de Óleo27-01-2012 Por : Luís Timóteo 29
  30. 30. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Carga do Electrão (1909) Robert Millikan  Gotículas de óleo passam através de um  Spray de óleo fino é introduzido na furo na placa carregada positivamente. câmara. Raios “x” carregam  electricamente as gotículas de óleo  Placas electricamente carregadas influenciam a queda das gotículas de óleo. Fonte de Raios “X”. Ponto de observação da queda das gotículas e controlos de intensidade do campo eléctrico.27-01-2012 Por : Luís Timóteo 30
  31. 31. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Carga do Electrão (1909) Robert Millikan Experiência da gota de Óleo 004_MILLIKANOIL.wmv http://www.youtube.com/watch?v=XMfYHag7Liw27-01-2012 Por : Luís Timóteo 31
  32. 32. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Carga do Electrão (1909) Robert Millikan Experiência da gota de Óleo http://www.learnerstv.com/animation/animation.php?ani=186&cat=che mistry OilDrop_pt.swf27-01-2012 Por : Luís Timóteo 32
  33. 33. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Carga do Electrão (1909) Robert Millikan Experiência da gota de Óleo http://www.kentchemistry.com/links/AtomicStructure/flash/MillikanOilDrop.swf27-01-2012 Por : Luís Timóteo 33
  34. 34. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Teoria atómica Carga do Electrão (1909) 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”:27-01-2012 Por : Luís Timóteo 34
  35. 35. Modelos Atómicos: Modelo de Thomson Bibliografia http://www.britannica.com/EBchecked/media/19493/Millikan-oil-drop-experiment-Between-1909-and-1910-the-American UCS - Universidade de Caxias do Sul – Núcleo de Apoio ao Ensino da Química http://hermes.ucs.br/ccet/defq/naeq/ UNICAMP – Laboratório de Química do Estado Sólido http://lqes.iqm.unicamp.br/canal_cientifico/ UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina http://quark.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/nuclear/ NOBEL – e-Museum http://www.nobel.se/physics/laureates/index.html UFC – Universidade Federal do Ceará – Depto. de Física http://www.fisica.ufc.br/index.html UFC – Universidade Estadual de Campinas Representações Imagéticas dos Modelos Teóricos para a Estrutura da Matéria http://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.htm27-01-2012 Por : Luís Timóteo 35

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