Como os primeiros experimentos eletrolíticos influenciaram a descoberta dos elétrons.
Passo 1
Resumo do enunciado: “Como os primeiros experimentos eletrolíticos influenciaram a descoberta dos elétrons.”
Conteúdo da matéria: história da eletroquímica, leis de Faraday, conceito de carga elétrica quantizada e trajetória até a descoberta do elétron.
O que vamos precisar:
Conteúdo da matéria: história da eletroquímica, leis de Faraday, conceito de carga elétrica quantizada e trajetória até a descoberta do elétron.
O que vamos precisar:
- Entender os primeiros experimentos de eletrólise (Nicholson & Carlisle, Faraday)
- Conhecer as Leis de Faraday e o conceito de carga transportada por íons
- Ver como isso preparou o terreno para a experiência de J. J. Thomson e a identificação do elétron
Passo 2
Primeiros experimentos de eletrólise (1800–1830):
- Nicholson e Carlisle (1800) usam a pilha de Volta para quebrar a água em H₂ e O₂.
- Eles perceberam que a corrente elétrica “transportava” matéria.
• A lei básica aqui é 𝐐 = 𝐈·𝐭, onde 𝐐 é a carga total, 𝐈 a corrente e 𝐭 o tempo. - Isso mostrou que a quantidade de substância liberada na eletrólise depende diretamente da carga elétrica que passa pelo circuito.
Passo 3
Leis de Faraday (1833):
- A massa 𝑚 de substância liberada na eletrólise é diretamente proporcional à carga elétrica 𝑄:
onde 𝑀 = massa molar, 𝑧 = número de elétrons envolvidos no processo, 𝐹 = Constante de Faraday. - Constante de Faraday 𝐹 = carga de 1 mol de elétrons ≃ 96485 C.
- Com isso, Faraday levantou a ideia de que a eletricidade era transportada por partículas com carga definida (os íons).
Passo 4
Da eletrólise ao elétron:
- A noção de “quantidade mínima de carga” (a carga de um átomo que se liga ou se solta na eletrólise) sugeriu que a eletricidade era corpuscular e quantizada.
- Cientistas começaram a imaginar: se existe carga mínima nos íons, talvez haja partículas ainda menores, portadoras de carga elétrica.
Passo 5
Experiência de J. J. Thomson (1897):
- Thomson faz o tubo de raios catódicos e mede a razão carga/massa (e/m) dessas partículas.
- Ele conclui que são partículas negativas muito mais leves que o hidrogênio – os elétrons.
- A ideia de carga quantizada, amadurecida nas leis de Faraday, foi fundamental para Thomson aceitar que existia uma “partícula de carga elementar”.
Resposta
Os primeiros experimentos eletrolíticos (Nicholson & Carlisle, Faraday) mostraram que a corrente elétrica transporta quantidades definidas de matéria e que existe uma carga mínima por átomo ou íon. Isso plantou a semente da ideia de que a eletricidade é feita de partículas com carga elementar. Décadas depois, J. J. Thomson, já ciente dessa visão corpuscular e quantizada, identificou experimentalmente essas partículas negativas – os elétrons.