Modelo Atômico de Perrin: Características, Postulados - Ciência - 2023

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o Modelo atômico Perrin comparou a estrutura do átomo a um sistema solar, no qual os planetas seriam cargas negativas e o Sol seria uma carga positiva concentrada no centro do átomo. Em 1895, o proeminente físico francês demonstrou a transferência de cargas negativas pelos raios catódicos em direção à superfície em que atingem.

Com isso, a natureza elétrica dos raios catódicos foi demonstrada e lançou luz sobre a natureza elétrica do átomo, entendendo-o como a menor e indivisível unidade da matéria. Em 1901, Jean Baptiste Perrin sugeriu que a atração de cargas negativas em torno do centro (carga positiva) é neutralizada pela força de inércia.

Esse modelo foi posteriormente suplementado e aperfeiçoado por Ernest Rutherford, que afirmou que toda a carga positiva do átomo estava localizada no centro do átomo e que os elétrons orbitavam ao redor dele.

No entanto, este modelo tinha algumas limitações que não podiam ser explicadas na época, e o modelo foi tomado como base pelo físico dinamarquês Niels Bohr para propor seu modelo em 1913.

Características do modelo atômico de Perrin

As características mais proeminentes do modelo atômico de Perrin são as seguintes:

- O átomo é formado por uma grande partícula positiva no centro, na qual está concentrada a maior parte da massa atômica.

- Várias cargas negativas orbitam em torno desta carga positiva concentrada que compensa a carga elétrica total.

A proposta de Perrin compara a estrutura atômica a um sistema solar, onde a carga positiva concentrada cumpriria o papel do Sol e os elétrons circundantes cumpririam o papel dos planetas.

Perrin foi o pioneiro em sugerir a estrutura descontínua do átomo em 1895. No entanto, ele nunca fez questão de projetar um experimento que ajudasse a verificar essa concepção.

Experimentar

Como parte de seu treinamento de doutorado, Perrin atuou como assistente de física na École Normale Supérieure em Paris, entre 1894 e 1897.

Nessa época, Perrin gastou a maior parte de sua pesquisa testando a natureza dos raios catódicos; isto é, se os raios catódicos fossem partículas eletricamente carregadas ou se assumissem a forma de ondas.

Raios catódicos

O experimento de raios catódicos surgiu da pesquisa com tubos de Crookes, uma estrutura inventada pelo químico inglês William Crookes na década de 1870.

O tubo de Crookes é composto por um tubo de vidro que contém apenas gases em seu interior. Essa configuração possui uma peça de metal em cada extremidade e cada peça é conectada a uma fonte de tensão externa.

Quando o tubo é energizado, o ar em seu interior se ioniza e, conseqüentemente, torna-se um condutor de eletricidade e fecha o circuito aberto entre os eletrodos terminais.

Dentro do tubo, os gases assumem uma aparência fluorescente, mas até o final da década de 1890 os cientistas não tinham certeza sobre a causa desse fenômeno.

A essa altura, não se sabia se a fluorescência se devia à circulação de partículas elementares dentro do tubo ou se os raios assumiam a forma das ondas que os transportavam.

Investigações de Perrin

Em 1895, Perrin replicou os experimentos de raios catódicos conectando um tubo de descarga a um recipiente vazio maior.

Além disso, Perrin colocou uma parede impermeável para moléculas comuns e replicou a configuração de Crookes colocando uma gaiola de Faraday, contida dentro de uma câmara protetora.

Se os raios passassem pela parede impermeável para moléculas comuns dentro da gaiola de Faraday, seria automaticamente mostrado que os raios catódicos eram compostos de partículas fundamentais eletricamente carregadas.

Método de verificação

Para corroborar isso, Perrin conectou um eletrômetro próximo à parede impermeável para medir as cargas elétricas que seriam produzidas quando os raios catódicos a atingissem.

Ao realizar o experimento, ficou evidente que o impacto dos raios catódicos contra a parede impermeável induziu uma pequena medição de carga negativa no eletrômetro.

Posteriormente, Perrin desviou o fluxo de raios catódicos forçando o sistema através da indução de um campo elétrico e forçou os raios catódicos a atingirem o eletrômetro. Quando isso aconteceu, o medidor registrou uma carga elétrica consideravelmente maior em comparação com o recorde anterior.

Graças aos experimentos de Perrin, foi mostrado que os raios catódicos eram feitos de partículas com cargas negativas.

Mais tarde, no início do século XX, J. J. Thomson descobriu formalmente a existência de elétrons e sua relação carga-massa, com base na pesquisa de Perrin.

Postulados

Em 1904, o cientista britânico J.J. Thomson enunciou sua proposta de modelo atômico, também conhecido como modelo do pudim de ameixa.

Nesse modelo, a carga positiva era entendida como uma massa homogênea e as cargas negativas seriam dispersas aleatoriamente nessa massa positiva.

Na analogia, a carga positiva seria a massa do pudim, e as cargas negativas seriam representadas pelas ameixas. Este modelo foi refutado por Perrin em 1907. Em sua proposta, Perrin indica o seguinte:

- A carga positiva não se espalha por toda a estrutura atômica. Em vez disso, ele está concentrado no centro do átomo.

- Cargas negativas não estão espalhadas por todo o átomo. Em vez disso, eles são dispostos de forma ordenada em torno da carga positiva, em direção à borda externa do átomo.

Limitações

O modelo atômico de Perrin tem duas restrições principais, que foram posteriormente superadas graças às contribuições de Bohr (1913) e da física quântica.

As limitações mais significativas desta proposta são:

- Não há explicação de por que a carga positiva permanece concentrada no centro do átomo.

- A estabilidade das órbitas de cargas negativas em torno do centro do átomo não é compreendida.

De acordo com as leis eletromagnéticas de Maxwell, cargas negativas descreveriam órbitas espirais em torno de cargas positivas, até que colidissem com elas.

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Referências

Jean Perrin (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Recuperado de: britannica.com
Jean Baptiste Perrin (20014). Encyclopedia of World Biography. Recuperado de: encyclopedia.com
Modelo atômico (s.f.). Havana Cuba. Recuperado de: ecured.cu
Perrin, J (1926). Estrutura descontínua da matéria. Nobel Media AB. Recuperado de: nobelprize.org
Solbes, J., Silvestre, V. e Furió, C. (2010). O desenvolvimento histórico dos modelos de ligações químicas e atômicas e suas implicações didáticas. Universidade de Valência. Valência, Espanha. Recuperado de: ojs.uv.es