Modelo Atômico de Thomson

Você já parou para pensar como isso é fascinante?

Antes mesmo da descoberta do elétron, os cientistas já haviam inventado a iluminação elétrica, o telégrafo, o telefone e os motores elétricos. Ou seja, mesmo sem compreender completamente a natureza da eletricidade ou a estrutura interna do átomo, eles já eram capazes de utilizar esses fenômenos para transformar o mundo.

Na aula anterior, vimos que Dalton acreditava que o átomo era uma esfera maciça e indivisível. Para ele, não existiam partículas menores que o átomo.

No final do século XIX, porém, um fenômeno intrigava muitos pesquisadores: o aparecimento de uma luminescência misteriosa em um dispositivo conhecido como Tubo de Crookes.

O Tubo de Crookes consistia em um tubo de vidro contendo uma pequena quantidade de gás a baixa pressão e duas placas metálicas chamadas eletrodos. Esses eletrodos eram conectados a um gerador de alta voltagem, capaz de estabelecer uma grande diferença de potencial entre eles. O eletrodo negativo era chamado de cátodo, enquanto o positivo recebia o nome de ânodo.

Mas talvez você esteja se perguntando: se os cientistas ainda não conheciam o elétron, como conseguiram construir um equipamento elétrico tão sofisticado?

A resposta é surpreendente. Embora não soubessem exatamente qual partícula era responsável pela eletricidade, eles já conheciam diversos fenômenos elétricos e magnéticos. Sabiam, por exemplo, como produzir correntes elétricas, gerar altas tensões e construir dispositivos capazes de explorar esses efeitos em laboratório.

A corrente elétrica que circulava pelos fios do circuito externo não era novidade para os cientistas da época. O verdadeiro mistério estava dentro do tubo.

Quando a alta tensão era aplicada aos eletrodos, surgia uma luminescência esverdeada no vidro próximo ao ânodo. Algo parecia atravessar o interior daquele espaço quase vazio e produzir o brilho observado. Mas o que era esse fenômeno? Seria uma forma de luz? Uma onda invisível? Ou partículas desconhecidas?

Ninguém sabia responder. E foi justamente a investigação desse mistério que acabaria levando J. J. Thomson a uma das descobertas mais importantes da história da ciência: a existência do elétron.

Bem, o que poucos sabem é que Thomson não estava tentando derrubar o modelo de Dalton. Assim como muitos físicos de sua época, ele estava intrigado com um fenômeno observado nos tubos de Crookes: os chamados raios catódicos.

Os raios catódicos eram o feixe invisível que atravessava o interior do tubo e produzia a luminescência observada no vidro próximo ao ânodo. Mas afinal, o que eram esses raios?

Para investigar essa questão, Thomson realizou diversos experimentos. Em um deles, colocou um pequeno catavento no caminho dos raios catódicos. Ao ligar o aparelho, observou que o catavento girava.

Essa observação era extremamente importante. Afinal, para colocar o catavento em movimento, algo precisava se chocar contra ele. Isso sugeria que os raios catódicos não eram apenas luz, como alguns cientistas acreditavam, mas sim partículas dotadas de massa.

Thomson realizou então outro experimento. Ao submeter os raios catódicos à ação de um campo elétrico, observou que eles eram desviados em direção à placa positiva. Isso indicava que as partículas que formavam os raios possuíam carga negativa.

A partir desses resultados, Thomson concluiu que os raios catódicos eram constituídos por partículas com massa e carga negativa.

Mas essas partículas pertenciam apenas ao gás presente no tubo? Ou faziam parte da própria matéria?

Para responder a essa pergunta, Thomson repetiu seus experimentos utilizando diferentes gases e diferentes materiais para os eletrodos. Surpreendentemente, os resultados eram sempre os mesmos.

Isso o levou a uma conclusão revolucionária: aquelas partículas negativas estavam presentes em toda matéria. Essas partículas receberam o nome de elétrons.

Hoje sabemos que os mecanismos envolvidos na formação dos raios catódicos são mais complexos do que Thomson imaginava. No entanto, sua conclusão principal estava correta: o átomo não era indivisível. Existiam partículas menores em seu interior.

Após descobrir o elétron, Thomson propôs um novo modelo atômico para explicar a estrutura da matéria.

Seu modelo ficou conhecido como modelo do pudim de passas. Nele, o átomo seria formado por uma esfera de carga positiva distribuída por todo o seu volume, enquanto os elétrons, de carga negativa, estariam incrustados nessa esfera, como passas espalhadas em um pudim.

Dessa forma, as cargas positivas e negativas se equilibrariam, tornando o átomo eletricamente neutro.