- Explique o experimento de Thomson com os raios catódicos e como ele levou à descoberta do elétron. Qual foi a importância dessa descoberta para a evolução dos modelos atômicos?
Passo 1
O enunciado pede para explicar o experimento de Thomson com raios catódicos e como ele levou à descoberta do elétron, além de discutir a importância dessa descoberta para a evolução dos modelos atômicos. O conteúdo está no contexto de história e modelos atômicos, usando física de campos elétricos e magnéticos para caracterizar partículas subatômicas.
Passo 2
Thomson usou um tubo de Crookes (câmara evacuada com dois eletrodos, cátodo e ânodo) pelo qual se faziam passar raios catódicos. Esses “raios” produziam um brilho sobre uma tela fluorescente. Thomson adicionou placas para aplicar um campo elétrico
e, externamente, enrolamentos para criar um campo magnético
. Ao ligar os campos, observava a deflexão dos raios na tela.
Passo 3
Ele ajustava
e
de modo que as forças elétrica e magnética se equilibrassem e os raios voltassem em linha reta. Nesse caso,
onde
é a velocidade das partículas e
sua carga. Com isso ele obteve
Medindo a deflexão quando apenas um campo atuava, Thomson calculou a razão carga/massa,
(forma genérica), encontrando um valor muito maior que o dos íons conhecidos, indicando massa muito pequena por carga grande.
Passo 4
A conclusão foi que esses raios eram formados por partículas universais, menores que o átomo, com carga negativa: os elétrons. A razão
era praticamente a mesma independente do gás ou do metal do cátodo, mostrando que o elétron é um constituinte comum a toda matéria.
Passo 5
Antes de Thomson, o átomo era considerado indivisível (modelo de Dalton). A descoberta do elétron forçou a criar um modelo em que o átomo tinha carga positiva distribuída com elétrons embutidos (modelo “pudim de passas” de Thomson). Esse foi o primeiro passo para, posteriormente, surgir o experimento de Rutherford e o modelo planetário, e depois o de Bohr e todo o desenvolvimento da mecânica quântica.
Resposta
O experimento de Thomson consistiu em usar um tubo de raios catódicos com campos elétrico e magnético perpendiculares para medir a deflexão dos “raios” e, assim, determinar a razão carga/massa
das partículas emitidas pelo cátodo. Ele descobriu que essas partículas tinham carga negativa, massa muito menor que a de qualquer átomo e estavam presentes em todos os materiais — o que identificou o elétron como o primeiro constitutivo subatômico. Essa descoberta quebrou a ideia de átomo indivisível de Dalton e gerou o primeiro modelo atômico em que cargas positivas e negativas coexistem, abrindo caminho para os modelos de Rutherford, Bohr e a física quântica.