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Resumo / Função
Em 1897, tendo por base o trabalho anterior de Jean Baptiste Perrin (1870-1942) referente aos raios catódicos, J.J. Thomson levou a cabo seu experimento: tinha por principal objetivo investigar a natureza dos recém descobertos raios catódicos, testando as hipóteses de que esses raios eram partículas negativamente carregadas ou distúrbios no Éter (conceito pré-relativístico de uma substância sem peso que permeava todo o espaço). É
interessante notar que, nesse experimento, foi utilizado uma bobina de Helmholtz para produzir um campo magnético uniforme cujo objetivo era defletir o feixe catódico.
De acordo com Thomson: “Esse experimento, portanto, mostra que embora distorçamos e defletamos os raios catódicos através de forças magnéticas, a “eletrificação negativa” segue o mesmo caminho que os raios e essa eletrificação negativa está indissoluvelmente conectada aos raios catódicos.”
Tendo estabelecido que se
tratavam de partículas negativamente carregadas, Thomson buscou estudar a natureza desses objetos: seriam átomos, moléculas ou uma subdivisão mais tênue da matéria? Para investigar isso, ele fez a medição da razão entre a massa e a carga, obtendo o valor de valor 1.3 ± 0.2 x 10-8 gramas por Coulomb (o valor moderno é 0.56857 x 10-8 gramas por Coulomb). Esse valor parecia ser independente tanto do gás no tubo quanto do metal no cátodo, sugerindo que as partículas eram constituintes dos átomos de
todas as substâncias.
Thomson notou que esse resultado surpreendente poderia ser explicado devido à pequenez da massa ou à grandeza da carga; analisando os dados à luz do trabalho de Philipp Lenard (1862-1947), concluiu que o objeto deveria ser muito menor do que uma molécula; essa partícula negativa deveria ser, na verdade, um constituinte do átomo. A partir dessa noção, propôs um modelo conhecido como “pudim de passas”, que idealizava o átomo como sendo constituído de várias cargas
negativas, as quais ele chamava corpúsculos, imersos numa “sopa” positivamente carregada.
Alguns anos mais tarde, utilizando o trabalho de Thomson, Robert Millikan conseguiria medir com precisão a carga fundamental do elétron. Da mesma forma, Ernest Rutherford descobriria a verdadeira estrutura do átomo.
Estes exercícios testarão seus conhecimentos sobre os eventos e experimentos que foram fundamentais para a descoberta da primeira partícula atômica, o elétron.
Publicado por: Diogo Lopes Dias em Exercícios de Química
Questão 1
(UFG) O esquema a seguir representa de modo simplificado o experimento de J. J. Thomson. Um feixe de partículas sai do cátodo, passa através de um orifício no ânodo e sofre a influência das placas metálicas A e B.
De acordo com esse esquema, o feixe se aproxima de A quando:
a) as placas A e B forem negativas.
b) a placa A for negativa e a B, positiva.
c) a placa A for positiva e a B, negativa.
d) as placas A e B forem positivas.
e) as placas A e B forem neutras.
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Questão 2
Em 1897, o cientista britânico J.J. Thomson descobriu, por meio de experiências com raios catódicos, a primeira evidência experimental da estrutura interna dos átomos. Com os estudos realizados por intermédio da utilização do tubo de raios catódicos, Thomson resolveu utilizar um nome simples para o átomo, que passou a ser conhecido como “pudim de passas”. Sobre o modelo do pudim de passas e o tubo de raios utilizado em sua descoberta, marque a alternativa correta:
a) o núcleo atômico ocupa um volume imenso no centro do átomo.
b) os átomos são esferas que se assemelham a bolas de bilhar.
c) os elétrons estão distribuídos em órbitas fixas ao redor do núcleo.
d) as cargas negativas estão distribuídas homogeneamente por todo o átomo.
e) os elétrons estão espalhados aleatoriamente no espaço interior do núcleo.
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Questão 3
A descoberta do elétron por J.J. Thomson só foi possível graças à descoberta proposta pelo cientista Willian Crookes. Crookes construiu um equipamento que utilizava a descarga elétrica sobre gases em baixas pressões, o que auxiliou na descoberta da primeira partícula, o elétron. Esse equipamento foi nomeado de tubo de raios catódicos. Qual das alternativas a seguir apresenta uma informação correta sobre a descoberta do elétron?
a) A utilização de gases diferentes produzia resultados diferentes.
b) Durante o funcionamento do tubo de raios catódicos, existia um raio que se movia em linha reta, tinha massa, possuía carga negativa, independentemente do gás utilizado.
c) Durante o funcionamento do tubo de raios catódicos, existia um raio que se movia em linha reta, tinha massa, possuía carga positiva, independentemente do gás utilizado.
d) Durante a realização do experimento, um fluxo luminoso originava-se no ânodo e deslocava-se até a parede oposta a ele.
e) Quando submetidos a um campo elétrico externo, os raios catódicos não se desviavam para nenhuma direção.
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Questão 4
(UFMG) No fim do século XIX, Thomson realizou experimentos em tubos de vidro que continham gases a baixas pressões, em que aplicava uma grande diferença de potencial. Isso provocava a emissão de raios catódicos. Esses raios, produzidos em um cátodo metálico, deslocavam-se em direção à extremidade do tubo (E). (Na figura, essa trajetória é representada pela linha tracejada X.)
Nesses experimentos, Thomson observou que:
I) a razão entre a carga e a massa dos raios catódicos era independente da natureza do metal constituinte do cátodo ou do gás existente no tubo;
II) os raios catódicos, ao passarem entre duas placas carregadas com cargas de sinal contrário, desviavam-se na direção da placa positiva.
(Na figura, esse desvio
é representado pela linha tracejada Y.)
Considerando-se essas observações, é CORRETO afirmar que os raios catódicos são constituídos de
a) elétrons.
b) ânions.
c) prótons.
d) cátions.
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Respostas
Resposta Questão 1
Letra c). O feixe de partículas está partindo do cátodo, logo, trata-se de um feixe de partículas negativas. Por isso, ele só se aproximará da placa A se ela for positiva (carga oposta, o que promove atração) e a placa B for negativa (carga igual promove afastamento).
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Resposta Questão 2
Letra d). As outras alternativas estão incorretas porque:
a)/c)/e): No modelo proposto por Thomson, não existe o núcleo do átomo.
b) Os átomos se assemelham a um pudim com passas.
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Resposta Questão 3
Letra b). As outras alternativas estão incorretas porque:
a) A utilização de gases diferentes produzia efeitos semelhantes.
c) A carga do raio catódico era negativa, e não positiva.
d) O feixe luminoso tinha origem no cátodo.
e) Os raios catódicos sofriam influência quando submetidos a um campo externo, ou seja, eram desviados.
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Resposta Questão 4
Letra a). Os raios catódicos apresentam carga elétrica negativa, logo, são constituídos por elétrons.
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