Modelo atómico de Thomson
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- Universidade do Porto
Referência Corrêa, C., (2014) Modelo atómico de Thomson, Rev. Ciência Elem., V2(2):048
DOI http://doi.org/10.24927/rce2014.048
Palavras-chave eletrões; atómico; Thomson;
Resumo
Neste modelo o átomo é constituído por eletrões encastrados numa esfera maciça com carga elétrica positiva uniformemente distribuída.
O número de eletrões é tal que torna o átomo eletricamente neutro. O modelo é conhecido como "o do bolo de passas".
Descrição histórica do modelo
O modelo atómico de Thomson (J. J. Thomson, F.R.S., Cavendish Professor de Física Experimental na Universidade de Cambridge) foi apresentado numa comunicação publicada na revista Philosophical Magazine and Journal of Science, em março de 1904, com o título “Sobre a Estrutura do Átomo: uma Investigação da Estabilidade e Períodos de Oscilação de um número de Corpúsculos dispostos com iguais Intervalos numa Circunferência, com aplicação dos resultados à Teoria da Estrutura Atómica”1. Segundo Thomson, “A ideia de que os átomos dos elementos consistem num certo número de corpúsculos com carga elétrica negativa embebidos numa esfera com carga elétrica positiva uniforme(...), sugere o estudo do movimento de um anel de partículas negativamente eletrificadas embebidas numa esfera uniformemente eletrificada”.
É este o modelo de Thomson: anéis de eletrões igualmente intervalados movendo-se em movimento circular, embebidos numa esfera maciça com carga positiva uniformemente distribuída (bolo de passas).
Thomson tratou matematicamente este modelo considerando a força atrativa (de um eletrão ao centro das esfera) e as forças repulsivas (dos restantes eletrões sobre um eletrão), que deveriam ser iguais para que o conjunto fosse estável. Considerou que os eletrões se moveriam, rodando periodicamente no plano da circunferência e ou vibrando perpendicularmente a este plano, e relacionou as frequências de vibração mecânicas com as frequências dos espectros atómicos, sem, no entanto ser capaz de prever os valores experimentais das frequências espectrais (como haveria de suceder com a teoria de Bohr).
Thomson estudou sistemas com números variáveis de eletrões e verificou que a estabilidade dos sistemas dependia do número de eletrões e da velocidade angular dos anéis eletrónicos. Para sistemas com mais de 6 electrões, poderia conseguir sistemas estáveis se colocasse um ou mais eletrões em circunferências interiores. Calculou mesmo o número mínimo, p, de eletrões internos que tornariam estável um anel de n eletrões:
n ..... 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40
p ..... 0 1 1 1 2 3 15 39 101 232~
o que implicava que, para um número elevado de eletrões, se formariam vários anéis. Os que se situavam perto da superfície da esfera teriam maior número de eletrões. Para diferentes sistemas (átomos) viria:
Número de eletrões | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 |
Eletrões em cada anel | 5 | 8 | 10 | 12 | 13 | 15 | 16 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
2 | 5 | 7 | 9 | 10 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 16 | ||
1 | 3 | 5 | 6 | 8 | 10 | 11 | 12 | 13 | ||||
1 | 3 | 4 | 5 | 7 | 8 | |||||||
1 | 1 | 3 |
A partir da semelhança entre alguns destes sistemas de corpúsculos, Thomson interpretou a semelhança de propriedades de famílias de elementos, a sua variação ao longo da tabela de Mendeleieve, a diferente eletronegatividade dos elementos bem como a formação de ligações iónicas entre certos átomos. A existência de elementos radioativos foi interpretada como resultado da diminuição da velocidade angular dos corpúsculos abaixo de um certo valor, que tornaria o sistema de corpúsculos instável com emissão de uma parte do átomo.
Materiais relacionados disponíveis na Casa das Ciências:
- Experiência de Thomson, de Teresa Martín e Ana Serrano;
- Modelos atómicos, de Michael Fowler;
- O átomo, de Michael Fowler.
Referências
- 1 Phil. Mag., S. 6, Vol. 7, No.39, March. 1904.
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