#Química - Volume 1 (2016) - Martha Reis
A descoberta dos elétrons Em 1897, o físico inglês Joseph John Thomson (1856-1940), trabalhando com raios catódicos, determinou o valor da relação entre a carga dos raios catódicos e sua massa (e/m), a partir do desvio desses raios sob a ação de um campo magnético. e 1 758805 10 11 1 m 5 ? ? 2 , C kg Wikipedia/Wikimedia Commons Thomson mostrou que o valor da relação e/m era o mesmo qualquer que fosse a natureza do cátodo e do gás utilizado na ampola de Crookes, concluindo dessa forma que os raios catódicos eram parte integrante de toda espécie de matéria, uma vez que o experimento podia ser repetido com qualquer substância na fase gasosa. Thomson passou a chamar os raios catódicos de elétrons (palavra que tem origem grega, élektron, e significa ‘âmbar’). A descoberta dos prótons Em 1886, o físico alemão Eugen Goldstein (1850-1930) descobriu um novo tipo de raio utilizando uma ampola de Crookes modificada. Goldstein adaptou à ampola, que continha gás a baixa pressão, um cátodo perfurado e, ao provocar uma descarga elétrica no gás, observou um feixe de raios coloridos surgir atrás do cátodo, vindo da direção do ânodo. Goldstein denominou-os raios anódicos ou raios canais, pois vinham da direção do ânodo e passavam através dos orifícios ou canais do cátodo. O estudo dos raios canais forneceu as informações a seguir: Joseph John Thomson As ilustrações estão fora de escala. Cores fantasia. Ilustrações: Alex Argozino/Arquivo da editora raios canais Esquema do experimento Observação experimental Conclusão raios canais cátodo cátodo raios catódicos tubo de ligação com a bomba de vácuo raios catódicos tubo de ligação com a bomba de vácuo ânodo gás a baixa pressão ânodo gás a baixa pressão Submetidos a um campo elétrico externo à ampola, os raios canais desviam-se em direção à placa negativa. Quanto maior a massa, menor o desvio sofrido pela partícula. O grau de desvio no campo elétrico demonstrara que os raios canais de menor massa eram produzidos quando se utilizava o gás hidrogênio, H 2 (g), e, nesse caso, apresentavam massa aproximadamente igual à do átomo de hidrogênio, H, e 1 836 vezes maior que a massa do elétron. Os raios canais e os elétrons possuem cargas de sinais opostos, mas de mesma intensidade. Possuem carga positiva. A massa depende do gás utilizado no experimento. Elétron: – Próton: + A identificação do próton como partícula elementar de carga positiva foi feita em 1898 por Wilhelm Wien (1864-1928) e confirmada em 1910 por Joseph John Thomson. O nome próton (do grego prôtos, 'primeiro') foi proposto por Ernest Rutherford em 1920. Eletricidade e radioatividade 139
Experimento Eletrólitos e não eletrólitos No experimento, a “placa” foi recortada de uma pasta escolar feita de plástico transparente semirrígido. Os furos foram feitos cuidadosamente com a ajuda de uma tesoura. CUIDADO! Responsabilidade é tudo! Material necessário • 1 LED • 2 pedaços de 15 cm de fio rígido • 20 cm de fio cabinho • bateria de 9 V • conector para bateria de 9 V • placa de plástico de 10 cm 3 6 cm • 1 copo de vidro • 1 colher de café • sal de cozinha, NaC, • açúcar refinado, C 12 H 22 O 11 • água destilada (encontrada em alguns postos de combustível) • água de torneira Como fazer Antes de começar a montagem, retire cerca de 2 cm do isolamento de uma das extremidades de cada fio rígido e 1 cm da outra extremidade. Perfure a placa de plástico, que servirá de base para o circuito, em duas fileiras de três pontos consecutivos (como mostra a ilustração a seguir), para passar os fios rígidos (paralelos um ao outro) de modo que as extremidades descascadas em 2 cm fiquem para baixo da placa. Dobre os fios e, se achar necessário, passe cola para que fiquem fixos. Faça mais três furos perpendiculares aos primeiros para fixar o LED. Alargue o furo central para encaixar e fixar o LED na placa. terminal LED terminal Furos para fixar o LED. ∙ Furos para passar os fios conectados aos polos positivo e negativo da bateria. Dobre seus terminais e passe-os para a parte de cima da placa, usando os furos dos lados. Descasque as extremidades de um pedaço do cabinho para ligar o polo negativo do LED (o terminal de menor tamanho) a um dos eletrodos. O terminal de maior tamanho do LED deve ser ligado ao polo positivo da bateria. Montagem do experimento Retire 0,5 cm dos fios do conector da bateria. Instale o conector na bateria (não encoste os terminais do conector, pois isso vai causar um curto circuito na bateria, diminuindo sua vida útil). Coloque água destilada em um copo e a placa sobre o copo de modo que os eletrodos de fios rígidos fiquem imersos no líquido. Para fechar o circuito, encoste o terminal ligado ao polo negativo da bateria ao eletrodo ligado ao polo positivo do LED e verifique o que ocorre. Repita o teste com os seguintes materiais: sal de cozinha puro, açúcar puro, solução de água destilada e sal de cozinha (1 colher de café de sal em 100 mL de água), solução de água destilada e açúcar (1 colher de café de açúcar em 100 mL de água) e água de tor neira. Investigue 1. A água destilada conduz eletricidade? Por quê? 2. O sal de cozinha puro conduz eletricidade? Que explicação você daria para isso? 3. A solução de água destilada e sal de cozinha (cloreto de sódio) conduz eletricidade? Você notou algo diferente no sistema ao testar essa solução? Investigue a respeito e explique o que está ocorrendo. 4. O açúcar puro conduz eletricidade? E a solução de água destilada e açúcar? Por quê? 5. A água de torneira conduz eletricidade? Qual a diferença entre a água de torneira e a água destilada? Sérgio Dotta/Arquivo da editora 140 Capítulo 6
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Experimento<br />
Eletrólitos e não eletrólitos<br />
No experimento, a “placa” foi recortada de uma<br />
pasta escolar feita de plástico transparente<br />
semirrígido. Os furos foram feitos cuidadosamente<br />
com a ajuda de uma tesoura.<br />
CUIDADO!<br />
Responsabilidade<br />
é tudo!<br />
Material necessário<br />
• 1 LED<br />
• 2 pedaços de 15 cm de fio rígido<br />
• 20 cm de fio cabinho<br />
• bateria de 9 V<br />
• conector para bateria de 9 V<br />
• placa de plástico de 10 cm 3 6 cm<br />
• 1 copo de vidro<br />
• 1 colher de café<br />
• sal de cozinha, NaC,<br />
• açúcar refinado, C 12<br />
H 22<br />
O 11<br />
• água destilada (encontrada em alguns postos<br />
de combustível)<br />
• água de torneira<br />
Como fazer<br />
Antes de começar a montagem, retire cerca de<br />
2 cm do isolamento de uma das extremidades<br />
de cada fio rígido e 1 cm da outra extremidade.<br />
Perfure a placa de plástico, que servirá de base<br />
para o circuito, em duas fileiras de três pontos<br />
consecutivos (como mostra a ilustração a seguir),<br />
para passar os fios rígidos (paralelos um<br />
ao outro) de modo que as extremidades descascadas<br />
em 2 cm fiquem para baixo da placa.<br />
Dobre os fios e, se achar necessário, passe cola<br />
para que fiquem fixos.<br />
Faça mais três furos perpendiculares aos<br />
primeiros para fixar o LED. Alargue o furo central<br />
para encaixar e fixar o LED na placa.<br />
terminal<br />
LED<br />
terminal<br />
Furos para fixar o LED.<br />
∙<br />
Furos para passar os fios conectados aos polos<br />
positivo e negativo da bateria.<br />
Dobre seus terminais e passe-os para a parte<br />
de cima da placa, usando os furos dos lados.<br />
Descasque as extremidades de um pedaço do<br />
cabinho para ligar o polo negativo do LED (o terminal<br />
de menor tamanho) a um dos eletrodos.<br />
O terminal de maior tamanho do LED deve ser<br />
ligado ao polo positivo da bateria.<br />
Montagem do experimento<br />
Retire 0,5 cm dos fios do conector da bateria.<br />
Instale o conector na bateria (não encoste os terminais<br />
do conector, pois isso vai causar um curto<br />
circuito na bateria, diminuindo sua vida útil).<br />
Coloque água destilada em um copo e a placa<br />
sobre o copo de modo que os eletrodos de<br />
fios rígidos fiquem imersos no líquido. Para fechar<br />
o circuito, encoste o terminal ligado ao polo<br />
negativo da bateria ao eletrodo ligado ao<br />
polo positivo do LED e verifique o que ocorre.<br />
Repita o teste com os seguintes materiais:<br />
sal de cozinha puro, açúcar puro, solução de<br />
água destilada e sal de cozinha (1 colher de café<br />
de sal em 100 mL de água), solução de água<br />
destilada e açúcar (1 colher de café de açúcar<br />
em 100 mL de água) e água de tor neira.<br />
Investigue<br />
1. A água destilada conduz eletricidade?<br />
Por quê?<br />
2. O sal de cozinha puro conduz eletricidade?<br />
Que explicação você daria para isso?<br />
3. A solução de água destilada e sal de cozinha<br />
(cloreto de sódio) conduz eletricidade? Você<br />
notou algo diferente no sistema ao testar<br />
essa solução? Investigue a respeito e explique<br />
o que está ocorrendo.<br />
4. O açúcar puro conduz eletricidade? E a solução<br />
de água destilada e açúcar? Por quê?<br />
5. A água de torneira conduz eletricidade? Qual<br />
a diferença entre a água de torneira e a água<br />
destilada?<br />
Sérgio Dotta/Arquivo da editora<br />
140<br />
Capítulo 6