by GREGO®
A descoberta do elétron não ocorreu de uma só vez, mas foi fruto do trabalho de vários pesquisadores sobre a estrutura da matéria. Surgiu do estudo de questões teóricas e de experimentos relacionados às descargas elétricas em tubos com gás rarefeito, fenômenos químicos como a eletrólise, desenvolvimento da teoria eletromagnética entre outros.
Descarga em tubo com gás rarefeito (ampola de Crookes)
Um tubo de vidro contendo em seu intrior um gás rarefeito, um gerador de tensão com o menor potencial (negativo) ligado ao cátodo e o maior potecial (positivo) ligado ao ânodo.
Quando a tensão é elevada até valores convenientes, do cátodo partem os chamados raios catódicos que atingem a parede da ampola produzindo uma luminosidade esverdeada.
Esses raios sofrem deflexões sob a ação de campos elétricos e magnéticos, o que veio provar que se tratava de partículas de carga negativa.
Em 1897, J. J. Thomson com vários experimentos engenhosos mediu a relação entre a carga e a massa dessas tais partículas. Fez também a hipóese de que esses corpúsculos negativos estão presentes em todos os átomos sendo, portanto, constituintes universais da matéria.
O valor e/m (carga/massa) encontrado por Thomson foi e/m = 1,7 . 1011 C/kg. O valor aceito atualmente é e/m = 1,758897 . 1011 C/kg.
O prêmio Nobel de 1906 foi concedido a Thomson “em rconhecimento aos grandes méritos de suas investigações teóricas e experimentais na condução da eletricidade pelos gases”.
Experiência de Millikan
Com esse experimento, Millikan mediu a carga (e consequentemente a massa) do elétron.
Um pulverizador borrifa minúsculas gotas de óleo carregadas negativamente. Millikan determinou o valor da carga elétrica nessas gotículas estabelecendo uma d.d.p. entre as placas. Com essa d.d.p. ele produziu um campo elétrico uniforme entre as placas. As gotículas que passaram pelo pequeno orifício da placa superiorpenetravam nesse campo elétrico, ficando, então, sob a ação de duas forças: o próprio peso (dirigido para baixo) e a força elétrica (dirigida para cima).
Fazendo variar a tensão entre as placas ele pode medir a carga q do elétron. O valor encontrado foi q = 1,6 . 10-19 C. Como a relação carga/massa já era conhecida, a massa do elétron ficou determinada como m = 9,1 . 10-31kg.
junho 15th, 2009 às 11:34
Os trabalhos do thomson contaram com a contribuição do geissler, que conseguiu inventar uma técnica de soldagem do vidro ao metal, que permitiu construir os tubos de vidros já com os eletrodos inseridos e obteve bombas de vácuo de mercúrio com pressões de até 100 Pa,valor mais baixo da época.Estas técnicas foram aperfeiçoadas pelo william crookes, onde as novas pressões eram da ordem de 1Pa.
E interessante atentarmos para o fato de que descargas elétricas em tubos de vidro evacuadas chamavam a atenção dos cientistas desde o século XVII, dentre eles podemos destacar Hauksbee, William Watson, Michel Farady, Goldstein e o professor de filosofia da universidade de bonn Julius Plucker que foi um dos pioneiros a trabalhar com as ampolas de geissler, todos eles observaram que quando a pressão no interior do tubo era reduzida e o tubo ligado a alguma fonte de cargas elétricas, um jogo de luzes aparecia no interior do tubo.
A medida que crescia os estudos com raios catódicos( denominação dada por goldstein, que atribuiu o fenômeno a um tipo desconhecido de raios denominados de raios catódicos ) crescia também um acalorado debate científico sobre a natureza e constituição deste raios, alguns defendiam este raios como sendo formados por partículas, dentre eles o crookes que balizava sua posição nos resultados de seus experimentos em que ele observou que os raios projetavam sombras bem definidas em objetos compactos interposto em seu caminho, percebeu também que os raios transferiam momento linear a uma roda com pás também interpostas em seu caminho.
Em oposição a crookes e a todos os outros pertencentes a essa corrente, havia o goldstein que dizia que tais raios eram ondas eletromagnéticas, esta idéia era balizada na estimativa do livre caminho médio (se tais raios fossem constituídos de por partículas, estas deveriam ter livre caminho médio maior que as moléculas do gás residual contido no interior do tubo).
Enfim esta era uma questão bastante debatida no século XIX, só sendo resolvida com o advento dos trabalhos de J.JThomson, que começou a trabalhar com os tubos de crookes por volta de 1894, no intuito de realizar uma tarefa não concluída pelo Hertz (que era um dos que defendiam os raios catódicos como ondas eletromagnéticas), a de calcular a velocidade dos raios, que o Hertz não consegui obter concluindo assim que tais raios eram ondas.O método empregado pelo Hertz consistia em tentar defletir os raios catódicos por meio de campo elétrico, se tais desvios fossem observados, constituiria em uma grande prova de que tais raios possuíam cargas elétricas.Mais tarde o Thomson utilizando tubos mais evacuados, conseguiu observar tais desvios e revelar o motivo do fracasso de Hertz, que foi atribuído ao gás residual presente em seu tubo e dos baixos valores de campo elétrico usados por Hertz.
Thomson então percebeu que poderia utilizar tais desvios para obter características quantitativas de tais partículas, ou seja, obteve a razão carga/massa dos raios catódicos, e percebeu que tal valor não dependia da constituição do cátodo nem do tipo de gás residual no interior do tubo, sendo que a razão era característica das partículas dos raios e que estas estariam presentes em todos os elementos químicos da natureza.
E importante destacar que o Thomson elaborou uma técnica para a identificação do elétron em qualquer situação que esta partícula aparecesse.
junho 12th, 2009 às 16:51
A descoberta do elétron foi um grande marco na história da física, pois contribuiu para a elucidação da estrutura do átomo, sabe-se que somente com o advento do elétron ao cenário físico, as investigações sobre a estrutura atômicas puderam ser levadas adiante, outro evento que também contribuiu bastante foi a descoberta da radioatividade por Rutherford, pois usando partículas alfa ele consegui descobrir o núcleo atômico.
Estes eventos foram de certa forma minando as premissas dos adeptos da filosofia empirista, que não acreditavam na existência do átomo, os seguidores desse círculo de pensamento consideravam anti-científico trabalhar com partículas que não pudessem ser diretamente observadas.
Apesar de ter recebido o reconhecimento de primazia da descoberta do elétron, J.J Thomson não era o único a trabalhar com tubos de crookes e raios catódicos, outros pesquisadores também se dedicavam em desvendar a natureza dos raios catódicos, e interessante destacarmos que o físico Walter Kaufmann determinou também razão carga/massa, obtendo inclusive resultados mais precisos que o Thomson, ou seja, historicamente o Kaufmann deveria ter recebido a primazia de tal feito, mas ele ara um adepto da filosofia empirista, não citando em nenhum momento ter descoberto uma nova partícula.
É importante falarmos um pouco do laboratório Cavendish, pois ele foi palco das grandes descobertas no século XIX, tal laboratório foi criado na universidade de Cambridge, em 1871, como uma ação do governo inglês no intuito de equiparar a Inglaterra aos paises mais desenvolvidos em física experimental. Teve como seus primeiros dirigentes dois grandes físicos teóricos: James C. Maxwell e Lord Rayleigh. Este laboratório teve um papel de destaque nas principais descobertas dos constituintes elementares do átomo.