Modelo Atômico do Cientista Y O estudo árduo faz com que os

Modelo Atômico do Cientista Y
O estudo árduo faz com que os cientistas deem atenção a qualquer fenômeno que
ocorra, por mais simples que seja, o que leva muitas vezes a descobertas fantásticas. Foi o que
aconteceu em 1895 com o físico alemão Wilhelm Röntgen (1845-1923). Ele estudava as
propriedades da eletricidade com tubos de raios catódicos, quando, de repente, notou a emissão de
um tipo de radiação que ultrapassava determinados matérias. Descobriu também que essa poderosa
emissão era capaz de impressionar uma chapa fotográfica. O fenômeno, até então desconhecido, foi
chamado por Röntgen raios x.
Dois anos depois, Antoine Henri Becquerel (1852-1908), físico francês, resolveu
procurar uma relação entre raios x e a fosforescência (propriedades de certos materiais de reluzirem
por um certo intervalo de tempo) de uma substância de urânio. Ele acreditava que, colocando cristais
de substancias que contem átomos de urânio sobre uma chapa fotográfica, embrulhada em papel
preto, e exposto à luz solar, eles emitiriam raios x e iriam impressionar a chapa fotográfica.
E, mais uma vez, um fato experimental foi descoberto casualmente: num dia nublado,
o físico suspendeu o experimento, pois não havia luz solar para produzir fosforescência, e guardou a
substancia embrulhada em papel preto dentro de uma gaveta que cotinha uma chapa fotográfica.
Alguns dias depois, revelou várias chapas, inclusive a que estava na gaveta. E qual não foi a surpresa
ao notar que ela também trazia uma mancha características. O urânio havia impressionado a chapa
mesmo sem receber luz solar. Diante desse fato, Becquerel deduziu que as emissões desses raios não
tinham conexão com os raios x descobertos por Röntgen, nem com a luz solar, nem tampouco com
as propriedades de fosforescência: originava-se dos próprios átomos do elemento urânio. Conclusão:
os átomos de alguns elementos químicos são naturalmente radioativos, ou seja, emitem radiação.
Esse fenômeno ficou conhecido mais tarde como radioatividade.
O conhecimento sobre radioatividade avançou ainda mais com as pesquisas do casal
de químicos Marie (1867-1934) e Pierre Curie (1859-1906). A polonesa Marie Curie e seu marido, o
francês Pierre Curie, trabalharam arduamente com minérios que emite uma radiação muito intensa e
puderam identificar a existência de novos elementos químicos cujos átomos eram bastante
radioativos: O rádio (Ra) e o polônio (Po). Apesar de todo o esforço dos pesquisadores, eles não
puderam explicar a origem da radiação emitida por esses elementos. O segredo estava escondido na
própria estrutura da matéria, ou seja, a origem da radiação relaciona-se a estrutura do átomo. Só que
isso eles não tinham condições de demonstrar com os conhecimentos conquistados até então.
Nessa época, já se sabia que o átomo não era exatamente como previa a teoria atômica
de Dalton: uma esfera maciça e indivisível. Mas os novos modelos também não explicavam o
fenômeno da radioatividade. Por isso, todos os cientistas envolvidos nesse campo sentiram-se ainda
mais desafiados a aprofundar seus estudos. A meta a ser atingida era um modelo que finalmente
desvendasse a estrutura da matéria.
O Experimento do Cientista Y
No fim do século XIX, o cientista Y foi convidado para trabalhar com o fenômeno
então recentemente descoberto: a radioatividade. Seu trabalho permitiu a elaboração de um modelo
atômico que possibilitou o entendimento da radiação emitida pelos átomos de urânio, polônio e
rádio. Aos 26 anos de idade, o cientista Y fez sua maior descoberta. Estudando a emissão de radiação
do urânio e do tório, observou que existem dois tipos distintos de radiação: uma que é rapidamente
absorvida, que denominamos radiação alfa, e outra com maior poder de penetração, que é
denominada de radiação beta. Ele descobriu ainda que a radiação alfa é atraída pelo pólo negativo de
um campo elétrico.
Seus estudos posteriores mostraram que as partículas alfa são iguais a átomos de hélio
que perderam os elétrons, e que o baixo poder de penetração dessa radiação se deve à sua elevada
massa. O cientista Y descobriu também que a radiação beta é constituída por partículas negativas,
pois se desviam para o pólo positivo do campo elétrico. Essas partículas possuem massa igual à dos
elétrons e um poder de penetração maior que a radiação alfa.
O cientista Y queria estudar a interação da radiação alfa com folhas finas de metais.
Para isso, ele desenvolveu uma série de experimentos envolvendo essa radiação. Em 1909, o aluno
de doutorado em física Johannes Hans Wihelm Geiger (1882-1945) e o professor inglês Ernest
Marsden (1889-1970), sob orientação do cientista Y, trabalharam em um aparato experimental que
possibilitou a observação da trajetória da radiação alfa. Diversos experimentos foram desenvolvidos
por Geiger, Marsden e o cientista Y, utilizando esse equipamento, e os resultados foram espantosos.
Um dos experimentos conduzidos pela equipe do cientista Y revolucionou o modo como os físicos
da época passaram a imaginar o átomo. Ele consistiu no bombardeamento de finas lâminas de ouros,
para estudo de deflexões (desvio) de partículas alfa.
De acordo com o modelo atômico Cientista X, as deflexões seriam improváveis:
sendo muito mais leves que as partículas alfa, os elétrons teriam muita dificuldade para desviar suas
trajetórias. Para receber as possíveis deflexões, utilizou-se uma placa de material fosforescente que
emite luz quando colidida pela radiação alfa. Dessa maneira, ao colocar uma fina lâmina de ouro
entre a chapa fosforescente e o material radioativo, a luminosidade na chapa deveria cessar, pois a
lâmina de ouro bloquearia a passagem da radiação. Mas para a surpresa do cientista Y, uma grande
luminosidade insistia em aparecer do outro lado da lâmina de ouro, indicando que a radiação alfa
havia atravessado sem a menor dificuldade. Além disso, ele observou o surgimento de uma pequena
luminosidade em outras partes da chapa. Isso evidenciava que a trajetória de uma parte da radiação
alfa era desviada por algo na lâmina de ouro.
O cientista Y pôde, então, fazer as seguintes observações:
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A maioria das partículas alfa atravessava a fina lâmina de ouro.
Uma pequena parcela das partículas alfa era desviada de sua trajetória.
Outra pequena parcela de partículas era refletida (retornada para trás)
Modelo atômico nuclear
O cientista Y imaginou que, se as partículas alfa sofriam um desvio em sua trajetória,
era porque estavam sendo repelidas por alguma coisa existente nos átomos de ouro. Algo que
impedia a sua passagem direta. Sabendo que a radiação alfa é constituída por partículas de carga
positiva, o cientista Y supôs que elas eram desviadas quando se aproximavam de alguma região do
átomo que tivesse o mesmo tipo de carga.
Para o Cientista X, o átomo seria uma esfera de carga positiva. Os resultados do
cientista Y mostram que, se fossem assim, existiriam enormes espaços vazios entre os átomos, por
onde passava a radiação. Como já sabemos no estudo cinético dos gases, no estado sólido os átomos
estão próximo um dos outros e não afastados, como poderia ser deduzido por aqueles resultados
inusitados. O cientista Y então idealizou outro modelo. Para ele, os espaços por onde passavam as
partículas alfa eram ocupados pelos elétrons dos átomos e a região que oferecia resistência à
passagem das partículas seria constituída pela carga positiva do átomo. Assim, os átomos não seriam
maciços, como previa o modelo de Dalton.
O novo modelo explicava os resultados observados no experimento. A radiação alfa
atravessava a região onde estão os elétrons e retorna ou sofre desvios quando se choca com a região
em que estão as cargas positivas. Segundo esse modelo, o átomo tem duas regiões: um central,
denominada núcleo, constituídas por partículas carregadas positivamente, chamada prótons, e
partículas sem cargas, denominada nêutrons, que dariam estabilidade ao acúmulo de cargas positivas,
e outra região ao redor da central, a eletrosfera, constituída por partículas carregadas negativamente,
denominadas elétrons. O cientista Y trabalhou intensamente na tentativa de detectar os nêutrons, mas
em vão. Em 1923, o físico inglês James Chadwick (1891-1974) determinou a presença de nêutrons
como resultado do bombardeamento de berílio por partículas alfa. A partir dos resultados
quantitativos de seu experimentos, o cientista Y determinou que o núcleo dos átomos de ouro seria
10 000 vezes menor que o próprio átomo. Enquanto o núcleo atômico tem um raio aproximadamente
de 10-14 m, a átomo possui um raio aproximado de 10-10 m. Com esse dados, conclui-se que o núcleo
atômico ocupa um espaço muito pequeno e é muito denso, pois praticamente toda a massa do átomo
concentra-se nele.
A partir da análise do texto, responda os questionamentos abaixo:
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Segundo o texto, o que buscava o Cientista Y em seu trabalho? O que ele fez? Que ajuda ou
dificuldade encontrou? O que encontrou (dados, interpretação, maneira de enfocar um
problema)?
Construa um modelo que represente o átomo cuja descrição é feita no texto. Explique porque
você escolheu seu modelo.
Fonte: SANTOS, Wildson. MÓL, Gerson. Química Cidadã. Vol. 1. São Paulo: Nova Geração, 2010.