31 Natureza Elétrica Da Matéria

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NATUREZA ELÉTRICA DA MATÉRIA 
 
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Natureza Elétrica Da Matéria 
Você já parou para pensar que toda matéria na natureza é eletricamente neutra? Pelo menos no planeta 
Terra podemos afirmar isso! 
Talvez tenha sido essa observação que levou John Dalton, em 1803, a propor o átomo como uma 
esfera rígida e indivisível. 
Por outro lado, muitas substâncias conduzem eletricidade e alguns experimentos realizados no século 
XIX foram fundamentais para descrever a natureza elétrica da matéria. 
Em 1800, William Nicholson e Anthony Carliste provocaram a decomposição da água nos gases hidro-
gênio (H2) e oxigênio (O2), através da Eletrólise (Figura 1). 
Nesse experimento, Nicholson e Carliste comprovaram não apenas que a matéria pode interagir com 
a corrente elétrica como também que era possível determinar a proporção volumétrica entre os seus 
componentes elementares (uma parte de oxigênio para duas de hidrogênio). 
Alguns anos mais tarde, em 1833, Michael Faraday comprovou as relações quantitativas existentes 
entre a corrente elétrica e uma dada reação química ocorrida durante a eletrólise. 
 
Figura 1: Esquema experimental da eletrólise da água. 
Os Raios Catódicos 
Certamente a caracterização dos elétrons foi fundamental para entendermos o comportamento elétrico 
da matéria. Os experimentos com os Tubos de raios catódicos ou Crookes comprovaram que o átomo 
de Dalton não era indivisível. 
Sob alta voltagem e baixas pressões, o tubo de Crookes produz raios luminosos que partem do catodo 
para o anodo, por esse motivo chamados Raios catódicos (Figura 2). 
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Figura 2: Esquema de um tubo de raios catódicos. 
Com esse experimento foram feitas as seguintes observações sobre os raios catódicos: 
Deslocavam-se em linha reta do eletrodo negativo (catodo) para o eletrodo positivo (anodo). 
Movimentavam pequenos objetos – transferência de momento característica de partícula. 
Sofriam desvio sob a ação dos campos elétrico e magnético para o polo positivo 
partícula carregada negativamente. 
Quando na presença de um gás residual, emitem luz – a cor depende do gás utilizado. 
Independem da natureza dos eletrodos ou do gás residual – está presente em toda a matéria. 
Por essas observações, concluiu-se que os raios catódicos eram constituídos por partículas de carga 
elétrica negativa capazes de interagir com a matéria. Essas partículas foram chamadas de elétrons. 
A radioatividade 
Em 1896, Henri Becquerel observou que o minério de urânio emitia uma radiação que era capaz de 
velar placas fotográficas. 
Em 1898, Marie e Pierre Curie descobriram que os elementos rádio e polônio emitiam a mesma radia-
ção, que eles denominaram radioatividade. 
Posteriormente, duas partículas (alfa e beta) e uma radiação eletromagnética (gama) foram identifica-
das como resultantes daquela emissão radioativa (Figura 3). 
 
Figura 3: Esquema do experimento para caracterização de partículas radioativas. 
Características fundamentais dos elétrons 
Aplicando simultaneamente um campo elétrico e um campo magnético a um tubo de raios catódicos 
(Figura 4), Joseph John Thomson, em 1897, foi capaz de determinar a relação entre a carga e a massa 
do elétron (e/m= –1,76x108 C/g). 
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Figura 4: Esquema do experimento de Thomson. 
Em 1910, analisando o comportamento de gotas de óleo em um campo elétrico (Figura 5), Robert 
Andrews Millikan determinou a carga do elétron (-1,6x10–19 C) e, consequentemente, a sua massa 
(9,1x10–28 g). 
 
Figura 5: Esquema do experimento de Mulliken. 
Retornando ao século XIX, vemos que Ernest Goldenstein observou um feixe de partículas carregadas 
positivamente que se moviam em direção oposta à dos raios catódicos. Esse feixe de partículas foi 
caracterizado como íons positivos, produzidos através da colisão entre os elétrons (raios catódicos) e 
as moléculas de gás contidas no interior dos tubos de Crookes (Figura 6). Essas partículas passaram 
a ser chamadas de Raios canais. 
 
Figura 6: Esquema do experimento para observação dos raios canais. 
Modelos atômicos 
 
Com base na natureza elétrica da matéria, Thomson propôs seu modelo atômico, afirmando que o 
átomo era composto por uma massa positiva, que continha tantos elétrons quantos fossem necessários 
para que a matéria ficasse neutra. 
Era o modelo do “pudim de passas” (Figura 7). 
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Figura 7: Representação do átomo de Thomson. 
Na tentativa de comprovar experimentalmente o modelo de Thomson, Ernest Rutherford propôs um 
experimento com partículas alfa que o levou a revolucionar o modelo atômico. 
Rutherford afirmou que o átomo era composto por um núcleo pequeno, carregado positivamente, de 
alta densidade e com os elétrons ocupando o espaço em torno desse núcleo (Figura 8). 
Atualmente, sabemos que o raio do átomo é aproximadamente 100.000 vezes maior que o raio do seu 
núcleo. 
Com esse modelo atômico, vemos que a localização dos elétrons na matéria fica claramente definida. 
Temos um núcleo positivo e, em torno dele, elétrons suficientes para manter a neutralidade da matéria. 
 
Figura 8: Representações do átomo de Rutherford. 
O átomo de Rutherford estava bem caracterizado experimentalmente, mas contrariava a Física clássica 
no que dizia respeito às partículas carregadas e em movimento circular. 
A partir desse ponto, sabemos que a teoria dos Quanta de energia, de Max Planck (E 
= hv) e o Efeito fotoelétrico de Albert Einstein (EFóton= hc/λ) foram fundamentais para a evolução do 
modelo atômico. Em 1913, Niels Bohr propôs um modelo atômico para o átomo de hidrogênio, postu-
lando que: 
Os elétrons ocupam uma posição definida no átomo, chamada níveis de energia. 
Quando os elétrons estão localizados nos níveis de menor energia, o átomo estará no seu estado 
fundamental. 
Quando o elétron absorve uma quantidade definida de energia, dada por E= hv, ele é promovido para 
níveis de energia mais altos, caracterizando o estado excitado do átomo. 
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Uma vez no estado excitado, os elétrons com excesso de energia decaem para níveis de menor ener-
gia, emitindo a energia excedente. 
Esses postulados de Bohr redirecionam o átomo da Física clássica para a Física quântica. 
Não avançaremos nas teorias atômicas por não ser o propósito desta disciplina. Contudo, gostaríamos 
de relacionar mais um ponto importante na caracterização dos elétrons – a chamada dualidade partí-
cula-onda da matéria. 
Em 1924, Louis de Broglie estudou o caráter ondulatório do elétron e comprovou, com experimentos 
de difração, que os elétrons se comportavam tanto como partícula (possui massa e momento) quanto 
como onda (sofre difração). 
Sugerimos que você faça uma revisão sobre os modelos atômicos e orbitais para fundamentar seus 
conceitos sobre a estrutura da matéria. Na próxima aula, sairemos da eletrosfera e entraremos no 
núcleo atômico. 
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