1. 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 e, externamente, enrolamentos para criar um campo magnético B. Ao ligar os campos, observava a deflexão dos raios na tela.

Passo 3

Ele ajustava E e B de modo que as forças elétrica e magnética se equilibrassem e os raios voltassem em linha reta. Nesse caso,
qE = qvB
onde v é a velocidade das partículas e q sua carga. Com isso ele obteve
v = EB
Medindo a deflexão quando apenas um campo atuava, Thomson calculou a razão carga/massa,
em = 2VB^2 d^2
(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 em 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 tfracem 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.

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