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sábado, 19 de março de 2022

Conceitos derivados do modelo atômico de Rutherford.

Uma vez compreendida a ideia por trás do modelo de Rutherford (link) para o átomo. Resta-nos explorar conceitos derivados dele. O átomo, segundo Rutherford, é uma esfera repleta de espaços vazios. Em seu centro encontramos o núcleo. Em volta dele, a eletrosfera. No núcleo estão os prótons e os nêutrons, na eletrosfera estão os elétrons.

Atribuímos aos prótons a carga unitária positiva e aos elétrons a carga unitária negativa. Aos nêutrons nenhuma carga é atribuída, mas ele possui uma massa que será considerada unitária, como a do próton. O elétron possui uma massa 1836 vezes menor que a do próton ou a do nêutron. De tão pequena, a ignoramos e tratamos por zero mesmo.


De posse de tais informações, dizemos que a massa do átomo corresponde à massa de seu núcleo e que a carga do átomo corresponde ao balanço de cargas entre seu núcleo e sua eletrosfera.

Deste conjunto de observações surgem os seguintes conceitos.

Número Atômico (Z)

Representado pela letra Z maiúscula, é o nome dado à quantidade de prótons no núcleo do átomo. Ele é, em última análise, a identidade de um elemento.

Número de Massa (A)

Representado pela letra A maiúscula, é a soma de partículas dotadas de massa dentro do núcleo do átomo. Ou seja, é a soma de prótons e nêutrons.

Relação entre o número de massa (A) e o número atômico (Z)

A = Z + n

Onde n é a quantidade de nêutrons dentro do núcleo do átomo.

segunda-feira, 9 de abril de 2012

Modelos atômicos: Rutherford.

CONTEXTO HISTÓRICO

Menos de quinze anos separam o modelo atômico de Rutherford de seu antecessor, o modelo de Thomson. Mesmo em período de tempo tão curto, muitas descobertas permitiram mais um “pequeno” avanço na compreensão humana sobre o átomo. Foram muitas, algumas delas colocaram em xeque o modelo Thomson e outras construíram os pilares para Rutherford estabelecer um novo modelo.

A descoberta da radioatividade foi um desses pilares. Em 1895, Wilhelm Röntgen testava versões modificadas dos tubos de raios catódicos e descobriu os raios X.

Radiografia da mão de Albert von Kölliker, amigo de Röntgen.

sábado, 31 de março de 2012

Modelos atômicos: Demócrito.

Desde a antiguidade, à medida que mais e mais substâncias e suas respectivas propriedades se tornam conhecidas, a humanidade coleta informações a respeito da matéria e se pergunta o motivo de tamanha diversidade observada na natureza. Chama a atenção de uns curiosos fatos como:

¬ o mercúrio...


... ser o único metal líquido à temperatura ambiente;

¬ a água...


... ser mais densa em seu estado líquido que em seu estado sólido e conhecida por ser um solvente universal...


... assim como atuar como isolante térmico no estado sólido;

¬ o sal de cozinha...


... ser solúvel em água, quebradiço em seu estado sólido, ambas as características diferentes das propriedades de metais como o ferro ou o bronze...


... mas capazes de conduzir eletricidade quando líquidos ou dissolvidos em água, como os metais fazem.

¬ o gás carbônico (dióxido de carbono) ...


... ser incolor como muitos outros gases, não o vemos em outros estados físicos na natureza. Diferente do gás oxigênio, não dá suporte à vida. É pelo excesso dele em nosso sangue que inspiramos mesmo contra nossa vontade.

segunda-feira, 29 de agosto de 2011

Átomo


Hoje decidi falar de algo sobre o qual cito com frequência em minhas aulas, sejam elas de física ou de química. Esse sujeitinho conhecido por muitos e compreendido por pouquíssimos.

Do grego, tratamos por “aquele que não se divide”. Mas, atualmente, a divisão do átomo tornou-se algo comum dentro de aceleradores de partículas, reatores nucleares, aparelhos de raios X e, para o medo de muitos, bombas atômicas.

Como professor eu vejo que as pessoas pouco se importam em saber mais a respeito desse personagem cuja aparição na cena da ciência do século XIX marcou mais tarde o surgimento da física quântica e determinou uma clara distinção entre física clássica e contemporânea (mais conhecida por moderna).

Imagine algo tão pequeno a ponto de ser necessário ampliar o tamanho de uma laranja à dimensão do planeta terra para visualizarmos concretamente sua constituição. Pronto, os átomos da laranja terão o tamanho de maçãs e seus elétrons serão ainda menores que grãos de areia.

Opa, mas nós não falávamos de átomos? De onde saíram os elétrons? Para não atropelarmos os bois com a carroça, voltarei a falar deles mais adiante. O importante é sabermos que os átomos, diferentemente daquilo que os gregos antigos contemporâneos de Demócrito pensaram, não é indivisível. Muito pelo contrario. São divisíveis e suas partículas constituintes também o são.

Aí vem um aluno de ensino médio metido a gato mestre e me fala: “Tá beleza, e o que isso vai me ajudar na minha futura carreira de advogado?” E eu respondo: a principio, nada, mas nunca se sabe. Conhecimento nunca é demais. Por isso que eu gosto de falar dessas “bobeiras” no meu blog.

Então, voltando ao tema desse post. O átomo, vejam só, personagem mais mal compreendido da ciência nos últimos duzentos, assim permanece por motivos não pertinentes no momento. E minha tentativa é, com esse texto, apresenta-lo de uma maneira mais informal que o convencional.

Pois bem, assim seja, vamos lá. Tudo, mas tudo que é matéria conhecida pelo ser humano é constituída de átomos. Logo, toda a matéria existente no universo conhecido obedece às mesmas regras por nós já conhecidas. No ensino médio é comum a citação de nomes como Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr. No que me diz respeito, cita-los não é realmente necessário, apenas deixa-los listados para que o interessado pesquise por eles.

Já se pensou que o átomo fosse uma esfera maciça como uma bola de bilhar e hoje se sabe que ele possui uma porção imensa de espaços vazios. E este é o ponto onde muitos não entendem, como algo cheio de espaços vazios pode, ao se aglomerar apresentar-se maciço? Simples, pelo fato de o átomo, em seu interior, apresentar partículas dotadas de cargas elétricas. As repulsões e atrações de natureza elétrica entre átomos vizinhos são responsáveis pela “aparente” impenetrabilidade da matéria.

Trocando em miúdos. Os fatos de elétrons se repelirem e o mesmo acontecer com prótons, além de prótons e elétrons se atraírem são responsáveis por termos a “impressão” de que a matéria não possui espaços vazios.



Isto apenas explica como pode existir algo com mais de 99,9% de espaço não preenchido por matéria. Uma brincadeira que costumo fazer é citar a personagem do universo Marvel conhecida no Brasil por Lince Negra, ela tem a capacidade de atravessar paredes como se fosse o Gasparzinho. Sua habilidade consiste exatamente em anular uma das propriedades mais fundamentais: a carga elétrica.

Nem precisa dizer que isto a torna a maior inimiga do Magneto, mas isto é algo que nem passa pela cabeça de quem cria histórias em quadrinhos.