a. Descreva a evidência experimental através da qual concluímos que o núcleo não é formado apenas por prótons.
b. Não é fácil isolar ou controlar um nêutron porque ele não possui carga elétrica que permita sua manipulação. Que evidência possibilitou aos cientistas determinar que um nêutron possui uma massa quase idêntica à de um próton?
b. Não é fácil isolar ou controlar um nêutron porque ele não possui carga elétrica que permita sua manipulação. Que evidência possibilitou aos cientistas determinar que um nêutron possui uma massa quase idêntica à de um próton?
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
a) Mostrar qual experimento ou evidência provou que o núcleo atômico não é formado só por prótons.
b) Explicar como se determinou experimentalmente que o nêutron tem massa praticamente igual à do próton, mesmo sendo eletricamente neutro.
a) Mostrar qual experimento ou evidência provou que o núcleo atômico não é formado só por prótons.
b) Explicar como se determinou experimentalmente que o nêutron tem massa praticamente igual à do próton, mesmo sendo eletricamente neutro.
Passo 2
Para responder (a), lembramos que desde Rutherford já se sabia que o número de cargas positivas no núcleo (o número atômico
) não bastava para explicar a massa nuclear, que era muito maior que
vezes a massa do próton. Além disso, na década de 1920 análises de massa de isótopos por espectrômetro de massa (Thomson, Aston, Dempster) mostraram que existem núcleos com mesma carga
mas massas atômicas diferentes. Ou seja, havia “massa faltando” que não vinha de prótons nem de elétrons. Isso foi evidência de que havia outro constituinte neutro no núcleo.
Passo 3
Para responder (b), o experimento-chave foi o de Chadwick (1932). Ele bombardeou berílio com partículas alfa e obteve um fluxo de radiação neutra que atravessava blindagens. Essa radiação, ao incidir sobre uma camada de parafina, ejetava prótons. Medindo a energia cinética dos prótons e usando as equações de colisão elástica unidimensional, Chadwick ajustou a massa da partícula neutra fictícia para que a cinemática fechasse. O melhor ajuste dava
mostrando que o nêutron tem massa quase idêntica à do próton.
Resposta
a) Observações de massa atômica (espectrômetro de massa) e análise da massa nuclear em relação ao número atômico
revelaram que havia mais massa no núcleo do que podia ser atribuída a prótons, logo existia um constituinto neutro.
b) No experimento de Chadwick, a radiação neutra vinda do berílio ejetava prótons de uma placa de parafina, e a energia desses prótons, analisada pela cinemática de colisão elástica, indicou que a partícula neutra (nêutron) tem massa praticamente igual à do próton.
b) No experimento de Chadwick, a radiação neutra vinda do berílio ejetava prótons de uma placa de parafina, e a energia desses prótons, analisada pela cinemática de colisão elástica, indicou que a partícula neutra (nêutron) tem massa praticamente igual à do próton.