Ouça este artigo: Show Estudos sobre a natureza elétrica da matéria do final do século XIX iniciaram uma lenta mudança na concepção de átomo. Uma vez que o modelo de Dalton não previa nenhum tipo de atividade elétrica, cientistas que desenvolviam trabalhos com a eletricidade começaram a questionar-se a respeito da validade deste modelo. Em 1903, Joseph John Thomson (1856-1940) propôs uma explicação satisfatória ao fenômeno elétrico da matéria. Em seus estudos, Thomson adaptou a ampola de Crookes (ampola de raios catódicos), visando testar a natureza elétrica destes raios. Detectou então que as partículas que eram geradas no cátodo (daí o nome raio catódico) eram desviadas pelo eletrodo positivo e independiam das outras variáveis do experimento (gás que preenchia a ampola; o metal que compunha o cátodo ou o ânodo; o metal que compunha os eletrodos). Thomson então determinou o desvio que o raio catódico sofrera pelo campo magnético positivo do eletrodo, chegando à conclusão de que os raios catódicos eram formados por feixes de partículas idênticas, de carga negativa, de massa extremamente pequena e de menor carga elétrica. Conforme citado no parágrafo anterior, devido à característica do raio catódico ser desviado independentemente das condições, Thomson afirmou ser esta partícula negativa inerente a todos os átomos e denominou-a elétron. Este é um resumo das bases teóricas que permitiram a Thomson propor o seu modelo atômico. Utilizando-se de preceitos do modelo de Dalton (massas dos átomos), Thomson incluiu o resultado teórico de suas observações ao modelo vigente, sugerindo assim a explicação que ficou conhecida o modelo atômico de Thomson. Thomson admitia que o átomo fosse composto por cargas positivas e negativas (ambas foram detectadas em suas pesquisas). Segundo seu postulado, a esfera maciça possuiria carga positiva. A carga negativa seria representada por incrustações nesta esfera positiva. Na imagem a seguir temos uma possível representação do modelo de Thomson, que ficara conhecido também como modelo “pudim de passas”.  Representação sem escala e em cores fantasia do modelo atômico de Thomson. A possibilidade de explicar o comportamento elétrico das substâncias químicas, como a formação de compostos iônicos quando se solubilizam sais e a condutibilidade proveniente desta dissolução. O comportamento de metais frente à condução elétrica também é exemplo de como este modelo explica condições na natureza, que o modelo de Dalton não era capaz de explicar. Para Thomson, os elétrons incrustados na esfera positiva (próton) deveriam estar em quantidade suficiente para anular as cargas positivas, tornando-se um corpo eletricamente neutro. A formação dos íons se daria pelo desequilíbrio nesta relação, onde o papel dos elétrons dispersos na esfera positiva seria vital: seriam eles que sofreriam aumento ou diminuição em seus números. Logo, para que um átomo apresentasse comportamento iônico, ela deveria apresentar excesso ou falta de cargas negativas. Átomos que perdessem um elétron ficariam positivamente carregados, justamente por existir uma carga positiva a mais em relação ao número de elétrons (prótons > elétrons), tornando-se um íon positivo ou cátion. O contrário também aconteceria, segundo Thomson, pois possuindo um elétron a mais o átomo terminaria por carregar-se negativamente (próton < elétron), tornando-se um íon negativo ou ânion. Com o advento da radioatividade, cientistas questionaram características do modelo atômico de Thomson frente a novos fenômenos, e a ciência dos modelos atômicos deu mais um avanço na história, com o modelo de Rutherford. Referências: LISBOA, J. C. F. Química, 1º ano: ensino médio. 1ª Ed. – São Paulo: Edições SM, 2010. (coleção Ser protagonista). p. 113 – 115. FELTRE, R. Química Geral – 5ª Ed. – São Paulo: Moderna, 2000. p.84 – 87. FELTRE, R; YOSHINAGA, S. Atomística – 1ª Ed. – São Paulo: Moderna, 1970. p. 25 – 34. Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/modelo-atomico-de-thomson/ O modelo atômico de Thomson corresponde a uma esfera carregada positivamente com vários elétrons (partículas negativas) incrustados e distribuídos aleatoriamente.
O modelo atômico aceito por quase todo o século XIX foi o proposto por Dalton, que, conforme pode ser visto no texto Modelo Atômico de Dalton, basicamente se tratava de uma esfera maciça e indivisível. Entretanto, esse modelo não explicava as características elétricas da matéria, que já eram conhecidas desde a época do filósofo e matemático grego Tales de Mileto (640-546 a.C.). Ele demonstrou que o atrito de um pedaço de âmbar (resina fossilizada) com seda ou lã fazia com que eles ficassem eletricamente carregados, tanto que dois pedaços de âmbar atritados repeliam-se e, por outro lado, eles atraíam a seda ou lã. A palavra âmbar em grego é elektron e daí que veio o uso da palavra “eletricidade”. Benjamin Franklin (1706-1790) chamou essas cargas elétricas opostas de carga positiva e carga negativa. Ele também realizou experimentos envolvendo eletricidade, como um que ficou bastante famoso em razão do perigo envolvido, quando ele colocou uma chave em uma pipa e um raio durante uma tempestade foi atraído pela chave. Além disso, no início do século XIX, os cientistas já realizavam várias experiências envolvendo eletricidade, como a eletrólise (passagem de corrente elétrica por um sistema líquido) feita por Faraday e a pilha elétrica criada por Volta, em que havia condução de corrente elétrica por metais. Assim, para explicar esses fenômenos, o cientista Joseph John Thomson (1856-1940) realizou vários experimentos envolvendo um dispositivo chamado de ampola de Crookes ou tubo de raios catódicos. Esse dispositivo foi criado pelo físico inglês Willian Crookes (1832-1919), sendo feito de um tubo de vidro vedado, com um gás sob baixa pressão (atmosfera rarefeita), em que ele aplicava uma tensão. Isso era feito porque dentro do tubo haviam dois eletrodos, ou seja, de um lado tinha um fio de metal ligado ao polo positivo de uma fonte de alta tensão, que ficou sendo chamado de ânodo, e do outro havia outro metal, chamado de cátodo, que estava ligado ao polo negativo. É interessante que a palavra eletrodo significa “caminho para a eletricidade”. Quando a alta tensão era ligada, podiam-se observar raios saindo do cátodo e indo em direção ao ânodo. Esses raios foram chamados, então, de raios catódicos. Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) J. J. Thomson observou que essas cargas elétricas tinham massa, pois, colocando-se uma ventoinha entre os dois eletrodos, quando os raios catódicos passavam, eles movimentavam a ventoinha. Além disso, como se pode ver na imagem abaixo, quando se colocava um campo elétrico produzido por placas eletrizadas, esses raios sofriam um desvio e eram atraídos pelo polo positivo do campo elétrico. Isso comprovou que os raios catódicos eram um feixe de partículas negativas:
Essa não era uma propriedade somente para um tipo de gás, mas para qualquer gás que fosse usado no tubo, o resultado desse experimento era sempre o mesmo. Portanto, essas partículas negativas, que foram chamadas de elétrons, eram parte constituinte dos átomos de toda matéria, ou seja, dos átomos de qualquer elemento químico. Desse modo, Thomson propôs um novo modelo atômico, que continuava esférico como o de Dalton, porém, que explicava a natureza elétrica da matéria. Para Thomson, o átomo não seria indivisível, como Dalton propôs, mas sim divisível, ou seja,ele possuiria partículas menores de carga negativa, os elétrons, que ficavam distribuídos aleatoriamente sobre uma esfera carregada positivamente. A esfera tinha que ser positiva para neutralizar as cargas negativas dos elétrons, tendo em vista que o átomo é eletricamente neutro.
Esse modelo ficou conhecido como modelo do pudim de passas. A analogia entre o pudim de passas e o modelo atômico de Thomson é igual à do panetone abaixo, em que as uvas passas ficam distribuídas aleatoriamente e incrustadas na massa, sendo que a carga positiva do átomo corresponde a essa massa e os elétrons correspondem às uvas passas.
Aproveite para conferir nossas videoaulas sobre o assunto: Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça Quem foi Joseph Thomson e qual foi a sua descoberta?Sir Joseph John Thomson destaca-se por ter descoberto o elétron, em 1897. Recebeu o Nobel de Física em 1906 e foi nomeado cavaleiro em 1908.
Qual foi a contribuição de Thomson para a química?Thomson, a partir de seu modelo, confirmou e provou a existência de elétrons (partículas com carga elétrica negativa) no átomo, ou seja, o átomo possui partículas subatômicas.
Qual a importância do experimento de Thomson para o Desenvolvimento da eletricidade?Com esse experimento, ele pôde fazer três proposições importantes sobre os raios catódicos: 1- Possuíam carga negativa: Visto que esses raios eram desviados na direção do polo positivo, Thomson concluiu que eles eram constituídos por partículas negativas (cargas opostas atraem-se);
Como explicar a teoria de Thomson?Thomson sugeria que os elétrons situavam-se numa parte do átomo que apresentava carga positiva. Desse modo, o átomo de Thomson teria o aspecto de ameixas em um pudim. Por esse motivo, o seu modelo, que surgiu por volta de 1898, ficou conhecido como o “modelo pudim de ameixa” ou “pudim com passas”.
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Qual a importância de Joseph John Thomson?
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