Radioactividade e ensaios de Rutherford
Radioactividade e ensaios de Rutherford
Reactividade é um fenómeno natural ou artificial, pelos quais algumas substâncias ou elementos químicos, chamados radioactivos, são capasses de emitir radiações, as quais tem a propriedade de impressionar placas fotográficas, ionizar gazes, produzir fluorescência e atravessar corpos opacos a luz. As radiações emitidas pelas substâncias radioactivas são principalmente partículas alfa, partículas betas e raios gama.
A radioactividade e uma forma de energia nuclear, usada em medicina (radioterapia), consiste na conta de alguns átomos como os de orangino, radio e tória serem “instáveis”, perlenda consente partículas alfa, beta e gama (raios -X).
A radioactividade pode ser:
- Radioactividade natural ou espontânea;
- Radioactividade artificial ou inoluzada.
Radioactividade natural ou espontânea é que se manifesta nos alimentos radioactivos e nas isotopias que se encontram na natureza e poluem o meio ambiente.
Radioactividade artificial ou inoluzada é aquela que é provocada por transformações nucleares, artificiais.
Rutherford
Em 1898, Ernesto Rutherford verificou que algumas emissões radioactivas tinham comportamentos diferentes quando submetidas a um campo eléctrico, como mostra a imagem 1.
Figura 1. Emissões Radioactivas
Experiência do Rutherford
Em 1911 Ernest Rutherford realizou uma experiência que mostrou que o modelo de Thomson não podia estar coreto.
Nesta experiência um feixe de partículas foi dirigido para uma folha fina de ouro (lamina de ouro). A experiência permitiu observar o seguinte:
- A maior parte das partículas atravessa a folha de ouro sem sofrer desvio, como se o espaço fosse vazio;
- Muitas partículas eram desviadas da direcção inicial num ângulo muito grande,
- Algumas partículas eram desviadas sem sentido oposto as anteriores.
Figura 2. esquema da experiência Rutherford
Em 1911, ele defendeu que os átomos têm sua carga positiva concentrada em um pequeno núcleo,4 e, desse modo, criou o modelo atómico de Rutherford, ou modelo planetário do átomo, através de sua descoberta e interpretação da dispersão de Rutherford em seu experimento da folha de ouro. A ele é amplamente creditada a primeira divisão do átomo, em 1917, liderando a primeira experiência de "dividir o núcleo".
Modelo atómico de Rutherford
Rutherford desenvolveu um novo modelo atómico, onde admitiu que a carga positiva dos átomos estava concertada numa região muito pequena comprada com o tamanho do átomo.
A concertação de cargas positivas o Rutherford chamado de Núcleo, e considerou que os electrões ocupavam, dentro do átomo, o espaço para além do núcleo.
Para completar o seu modelo, Rutherford imaginou que ao redor do núcleo giravam electrões. Sendo negativos, os electrões iriam contrabalançar a carga positiva do núcleo e garantir a naturalidade do átomo. Sendo muito pequenos, e estando muito afastados entre si, os electrões não iriam interferir na trajectória das partículas.
Em resume o átomo seria semelhante ao sistema solar: o núcleo representara o Sol e os electrões seriam os planetas, girando em órbitas circulares e for mando a chamada eletrosserra. Como mostra a imagem 3.
Figura 3. Representação esquemático do modelo atómico do Rutherford
Postulados de Nils Bohr
Nils Bohr foi um físico dinamarquês responsável por aperfeiçoar a teoria atômica proposta por Rutherford (sistema planetário), que se tornou falha para explicar, dentre outras coisas, o porquê de o elétron não perder energia durante os movimentos de rotação em torno do núcleo e colidir com ele, mas permanecer em órbita constante sem tornar o átomo instável.
Baseando-se nos fundamentos de Max Planck, Bohr reformulou a teoria atômica mediante conclusões resumidas a cinco postulados:
1º Postulado – A energia emitida (ou absorvida) por um sistema atômico não é contínua, como mostrado pela eletrodinâmica, mas se processa através de transições do sistema de um estado estacionário para algum outro diferente.
Portanto, um átomo só emite radiação (seja ela de qualquer comprimento de onda, na região do visível ou não) caso seja excitado de algum modo, saindo assim, de um estado estacionário (permanente e constante).
2º Postulado – Radiação de frequência bem definida é emitida por um sistema atômico quando há transição de elétron entre camadas. Sendo a energia total liberada pela transição desse elétron definida por E = hf, onde f = frequência da radiação (em hertz) e h = constante de Planck (em J.s).
A partir desse postulado, pode-se afirmar que essa energia liberada nada mais é que a diferença entre as energias das camadas onde a transição ocorre. Assim, quando um elétron realiza um salto quântico entre as camadas K e L de um átomo X, a diferença energética é dada por:
EL-EK = hf.
3º Postulado – O equilíbrio dinâmico dos sistemas nos estados estacionários (baseados em interações eletrostáticas e eletromagnéticas) obedece às leis da mecânica clássica.
Assim, para transições em diversos estados estacionários (mudança de camadas) essas leis clássicas não se aplicam. Mesmo que ocorram no limite de grandes órbitas e altas energias (camadas mais externas).
4º Postulado – As possíveis órbitas descritas por elétrons em torno do núcleo atômico são múltiplos inteiros de h/2π. Inclusive nas órbitas provenientes de uma transição.
Esse postulado pode ser compreendido da seguinte forma: imaginando os elétrons com movimento ondulatório, para que o átomo esteja estável energeticamente, essas ondas não podem sofrer interferência tal que se aniquilem mutuamente ou causem qualquer tipo de instabilidade no átomo. Assim, todas devem estar em harmonia, essa, definida pelo múltiplo inteiro da constante de Planck corrigida para um movimento circular.
5º Postulado – O estado no qual a energia emitida é máxima deve ser, também, um múltiplo inteiro da constante de Planck corrigida para um movimento circular em relação ao momento angular do elétron.
Assim, de acordo com o 4º postulado, como as órbitas são sempre múltiplos inteiros de h/2π, as energias máximas emitidas quando o átomo é excitado (mais precisamente, quando um elétron realiza salto quântico) também são proporcionais a h/2π. p, com p = momento angular do elétron.
Segundo postulado do Bohr
Os electrões podem girar em orbita somente a determinadas distâncias permitidas no núcleo.
Consideremos o átomo de hidrogénio, por exemplo que possui apenas um electrão que gira em torno do núcleo. Os cálculos do Bohr mostram quais as orbitas. A figura 4 mostra as cinco primeiras destas órbitas permitidas. A primeira órbita situa – se um pouco alem de um angström (ou angström, símbolo A) do núcleo.
Figura 4. Órbita de Bohr
Segundo postulado do Bohr
Um átomo emite energia quando um electrão salta de uma órbita de maior energia para uma de menor energia.
Alem disso um átomo absorve energia quando um electrão e deslocada de uma orbita de menor energia para uma orbita de maior energia. As órbitas externas do átomo possuem mais energia do que as órbitas internas.
Por seguinte, se um electrão salta de orbita o átomo esta e capaz de impelir um electrão da órbita 1 para 2. Neste processo ocorre a obsessão da luz.
Figura 5 e 6. Transições de electrões nas orbitas
Conclusão
Terminado trabalho concluímos que Reactividade é um fenómeno natural ou artificial, pelos quais algumas substâncias ou elementos químicos, chamados radioactivos, são capasses de emitir radiações, as quais tem a propriedade de impressionar placas fotográficas, ionizar gazes, produzir fluorescência e atravessar corpos opacos a luz. As radiações emitidas pelas substâncias radioactivas são principalmente partículas alfa, partículas betas e raios gama;
E que Um átomo emite energia quando um electrão salta de uma órbita de maior energia para uma de menor energia.
Bibliografia
Manual de química Longman Editora Moçambique;
www.semnegativa.blogspot.com
