A FÍSICA DO “MUITO PEQUENO”

MODELO ATÔMICO DE DALTON: O modelo da bola de bilhar (1803)

Átomo, uma minúscula partícula (esfera): maciça;

indestrutível;

impenetrável;

indivisível;

sem cargas elétricasModelo Atômico de

Dalton (1803)

Estrutura da Matéria

Os raios catódicos: A descoberta do elétron

Com essas observações o alemão Goldstein demonstrou que a luz esverdeada do tubo provinha do eletrodo negativo(cátodo) e denominou-a raios catódicos.

1859- Henrich Geissler e Julius Plucker – experimento da passagem de corrente elétrica em tubo contendo gás rarefeito obtendo uma luz esverdeada.

As evidências sobre as partículas constituintes do átomo começaram a surgir de maneira mais concreta no final de século XIX. Com experiências de descargas elétricas em gases rarefeitos.

MODELO ATÔMICO DE THOMSON

Síntese do Modelo Atômico de Thomson

• Em 1903 o cientista inglês Joseph J.Thomson, através de experiências realizadas com gases concluiu que a matéria era formada por cargas elétricas positivas e negativas sendo:

• Elétron- partícula subatômica de carga negativa. Para Thomson o átomo seria: Uma esfera maciça e positiva, com cargas negativas

distribuídas ao acaso na esfera. A quantidade de cargas positivas e negativas seriam iguais

tornando-o neutro.

O experimento de Rutherford

Em 1910, Rutherford e sua equipe de trabalho estudaram os ângulos, nos quais as partículas alfa (α) são desviadas e como passam através de uma fina lâmina de ouro.

O fragmento de polônio foi colocado no interior de um bloco de chumbo com um orifício através do qual saía um feixe de partículas alfa provenientes do polônio.

Diante do feixe de partículas alfa foi colocada uma chapa recoberta internamente com material fluorescente (ZnS), para que nela se registrassem as cintilações provocadas pela colisão das partículas alfa. 

Em seguida colocou-se uma lâmina delgada de ouro (Au) interceptando o feixe de partículas alfa (α).

NÍVEL MICROSCÓPICO

O átomo contém imensos espaços vazios No centro do átomo existe um núcleo muito pequeno e

denso. O núcleo do átomo tem carga positiva, uma vez que as

partículas alfa (positivas) foram repelidas Para equilibrar as cargas positivas existem os elétrons ao

redor do núcleo O raio do átomo é cerca de 10.000 vezes maior do que o

raio do núcleo

O modelo atômico de Rutherford

Conclusões de RutherfordO átomo é formado por um núcleo muito pequeno e denso, com carga positiva, no qual se concentra praticamente toda a massa do átomo. Ao redor do núcleo localizam-se os elétrons neutralizando a carga positiva. Assim, ele criou o Modelo Planetário do Átomo.

Modelo atômico de Rutherford (1911)

• Baseando-se na teoria dos quanta de Max Planck e na explicação de Einsten para o efeito fotoelétrico, que consideravam que a energia se propaga na forma de pacotes (quanta)

• Bohr postulou que os elétrons estão confinados em certos níveis estáveis de energia → estados estacionários de energia.

O modelo de Nils Bohr

     .

1° Postulado: Os elétrons descrevem órbitas circulares estacionárias ao redor do núcleo, sem emitirem nem absorverem energia

Os postulados de Nels Bohr (1885-1962)

2º postulado: Fornecendo energia (elétrica, térmica, ....) a um átomo, um ou mais elétrons a absorvem e saltam para níveis mais afastados do núcleo. Ao voltarem as suas órbitas originais, devolvem a energia recebida em forma de luz (fenômeno observado, tomando como  exemplo, uma barra de ferro aquecida ao rubro).

Postulados de Max Planck Cuantización de la energía. Hipótesis de Planck, publicada en 1.900. Para explicar la radiación del cuerpo negro el físico alemán Max Planck (1.858-

1.947), en 1900 propuso que cada una de las partículas que constituyen la materia se comportan como osciladores armónicos de frecuencia de oscilación dada; pero se aparta de las leyes de la Física clásica.

Planck establece que la energía que emite o absorbe un átomo está formada por pequeños paquetes o cuantos de energía. La energía de cada uno de los cuantos que emite o absorbe el átomo viene dada por la expresión

E = h . F Ya que la energía del átomo que se comporta como un oscilador puede aumentar o

disminuir sólo en cantidades enteras h.v, diremos que la energía de la radiación es discontinua y esta cuantizada en la forma

E = n.h.f Estos cuantos o fotones de energía radiante son tan pequeños que la luz que nos

parece continua de manera análoga a lo que ocurre con la materia, pero realmente ambas son discontinuas.

Física Quântica

Max Planck

Planck ; resolveu o problema da radiação do corpo negro quantizando a energia de um oscilador.

Hipótese de Max Planck Para descrever o espectro das radiações eletromagnéticas emitidas por um corpo quente (corpo negro), Max Planck introduziu a hipótese de que a energia de uma onda eletromagnética de freqüência f pode apenas ter valores múltiplos de uma energia mínima igual:

Segundo essa hipótese, a luz consiste na emissão de um enorme número de pacotinhos de energia, chamados quanta de luz.

fhE .

Catástrofe do ultravioletaA energia emitida por um corpo negro é proporcional a sua frequência.

Efeito FotoelétricoEinstein aproveitou o conceito introduzido por Planck para explicar o efeito fotoelétrico. Neste efeito quando raios de luz incidem sobre a superfície de certos metais, elétrons são emitidos. A energia da onda é quantizada, como se a onda eletromagnética fosse composta por partículas de energia, que são os fótons.

A Física das Partículas Elementares O Modelo Padrão da Física de partículas é uma teoria que

descreve as forças fundamentais fortes, fracas, e eletromagnéticas, bem como as partículas fundamentais que fazem toda a matéria.

Os léptons são partículas de interação fraca e, diferentemente dos quarks, eles não possuem uma qualidade chamada cor, e suas interações são somente eletromagné-tica e fraca, que, por sua vez, diminuem com a distância. As partículas compostas feitas de quarks e anti-quarks são os hádrons. Estes incluem os mésons, os quais obtêm os seus números quânticos de um quark e de um anti-quark, e os bárions, os quais obtêm os seus números quânticos de três quarks.

As 12 partículas da matérias, os férmions, separados nas três gerações.

Física Nuclear

Núcleo Atômico

Para nos referirmos indistintamente a um nêutron ou a um próton, usaremos o termo núcleon.

Meia-vidaCada núcleo radioativo é caracterizado pela sua meia-vida (T1/2), que é o tempo necessário para que uma dada massa se reduza à metade por efeito dos decaimentos.

Fissão Nuclear É a quebra de núcleos pesados em núcleos mais

leves Vantagens: Reação controlada Desvantagens: Lixo atômicoAplicações:

Usinas nucleares

Bomba atômica

Fusão Nuclear Vantagens: Energia limpa Desvantagens: Não é controlada

AINDA! Aplicações e ocorrências:

É a união de núcleos leves em núcleos mais pesados

Geradores de fusão (ainda a serem melhorados)

Sol e estrelas

Equivalência Massa-Energia