Fala Gás Nobre, hoje vamos falar das partículas fundamentais que constituem os átomos. Vamos falar das mais conhecidas como os prótons, nêutrons e elétrons, mas também de algumas outras que já tiveram sua existência comprovada cientificamente. Sabia que tem até um brasileiro envolvido na descoberta de algumas destas partículas? Então bora conhecer mais sobre essas partículas.
Durante muito tempo concebeu-se o átomo como uma partícula fundamental que constituía toda a matéria, isto é, tudo seria constituído de esferas maciças extremamente pequenas, onde cada elemento seria formado por átomos com massa e propriedades iguais, sendo que átomos de elementos diferentes apresentariam propriedades diferentes.
A ideia do átomo como partícula fundamental, maciça, indivisível, data desde a Grécia Antiga, de autoria dos filósofos gregos Demócrito e Leucipo que acreditavam que os elementos eram constituídos de partículas extremamente pequenas e indivisíveis e as estas partículas chamaram de átomos, ‘a’=sem, ‘tomo’=divisão. Por ser indivisível e constituir todos os elementos, o átomo torna-se então a primeira partícula fundamental. O conceito de átomo surge novamente com John Dalton, físico e químico inglês, no início do século XIX, desenvolvendo o primeiro modelo atômico moderno.
Leia mais em:
John Dalton
Modelo atômico de Dalton
Com o avanço da ciência e a realização de inúmeros experimentos, teorias e modelos atômicos, foram descobertas novas partículas, menores que o átomo, sendo chamadas de partículas subatômicas. Apesar de provar-se que o átomo não era mais indivisível, optou-se manter essa nomenclatura devido a sua importância histórica e ser amplamente utilizada pela comunidade científica internacional.
Leia mais em: Modelos atômicos: O que você precisa saber
Hoje em dia, chamam-se partículas fundamentais estas partículas constituintes do átomo, sendo que também já foram chamadas de partículas elementares, mas descobertas concluíram que várias delas podem se desdobrar em 2 ou mais partículas, ou seja, não são elementares.
Atualmente, têm-se conhecimento de 11 partículas fundamentais cuja existência já foi comprovada cientificamente. Além destas 11, há várias outras partículas que supõem a existência ou que já foram descobertas, mas que muito pouco se sabe sobre elas e suas propriedades.
As 11 partículas são:
– Elétron (ou negatron);
– Próton;
– Nêutron;
– Pósitron (ou elétron positivo);
– Neutrino;
– Fóton;
– Méson leve positivo;
– Méson leve negativo;
– Méson pesado positivo;
– Méson pesado negativo;
– Méson pesado neutro.
Vamos falar brevemente de cada uma delas:
1. Elétron (ou Negatron)
Já se suspeitava da sua existência na segunda metade do século XIX, mas sua comprovação científica só aconteceu em definitivo em 1897, pelo físico britânico J.J. Thomson.
O elétron é uma partícula que possui carga elétrica negativa, cujo valor é de −1.6021 x 10−19 C. É a menor carga elétrica que existe isolada na natureza. Sua massa é muito pequena, sendo 5,4862×10-4 u (Unidades de Massa Atômica) ou 9,109 x 10-28 gramas. Um elétron possui aproximadamente 1/1837 da massa de um átomo de hidrogênio.
J. J. Thomson descobriu e provou a existência do elétron em 1897 enquanto realizava experimentos envolvendo raios catódicos. O processo consistia em emitir um feixe de elétrons numa ampola de Crookes, tal feixe era conhecido até então como raio catódico. Os elétrons eram emitidos por substâncias radioativas e era chamado de raios beta. Quando as partículas betas foram descobertas não se tinha ideia de que se tratavam de elétrons, por isso, eram chamadas assim.
Neste experimento Thomson também conseguiu determinar a relação entre a carga e a massa do elétron, chegando no valor de 1,759 x 108 C/g, além da sua massa e da carga de 1 único elétron. Thomson também desenvolveu um novo modelo atômico, que levava em conta a existência dos elétrons, substituindo o modelo de Dalton aceito na época. Por sua descoberta e estudos envolvendo o elétron, Thomson foi laureado com o Nobel de Física de 1906.
Leia mais em: Modelo atômico de Thomson
2. Próton
A existência de uma partícula com carga positiva foi evidenciada pela primeira vez em 1886 quando Goldestein descobriu os raios positivos. No entanto, a prova definitiva da existência do próton foi dada apenas em 1919 pelo físico e químico neozelandês Ernest Rutherford. O modelo atômico proposto por Rutherford dividia o átomo em 2 regiões: O núcleo, onde ficavam os prótons e a eletrosfera, onde ficavam os elétrons.
O próton é o núcleo do átomo de hidrogênio. Trata-se de uma partícula de carga elétrica positiva (+e), isto é, de mesmo valor que a carga do elétron, no entanto, positiva. Sua massa é 1,007582 u (unidades de massa atômica) e 1,672 x 10-24gramas, ou seja, aproximadamente 1837 vezes mais pesado do que o elétron. Por possuir carga, sobre desvio na presença de campos elétricos e magnéticos. Os prótons estão presentes no núcleo e possuem o mesmo número de elétrons presentes na eletrosfera. O número de prótons de um átomo é chamado de número atômico e é representado pela letra Z.
Leia mais em: Modelo atômico de Rutherford
3. Nêutron
Sua descoberta é atribuída a Chadwick, em 1932, embora tal descoberta tenha contado com o apoio em trabalhos e estudos dos físicos Bothe, Becker e do casal Frederic Joliot e Irene Curie (Filha da ilustre Marie Curie e também ganhadora de um Nobel).
Leia mais em:
Marie Curie
A Vida de Pierre Curie
Trata-se de uma partícula neutra, ou seja, não é desviado na presença de campos elétricos ou magnéticos, o que dificulta sua observação. Por não possuir carga elétrica ele penetra com relativa facilidade, pois, sendo neutro, não sofre repulsão das cargas dos átomos das substâncias em que esta penetrando. Por causa disso, faz-se o chamado “bombardeamento” de átomos com nêutrons.
É a partícula fundamental mais pesada que se tem conhecimento, sendo levemente mais pesada que o próton, apresenta massa de 1,008930 u (unidades de massa atômica) ou 1,674 x 10-24 gramas. É levemente mais pesado que a massa de 1 átomo de hidrogênio, ou seja, levemente mais pesado que a soma das massas de 1 próton e 1 elétron.
Durante algum tempo acreditava-se que o nêutron não apresentava carga por ser uma união de um próton com um elétron, mas foi demonstrado tempos depois que trata-se de uma partícula independente.
Pronto Gás Nobre, falamos das 3 principais partículas fundamentais e se quiser saber mais sobre algumas relações e propriedades dos átomos que envolvem estas partículas, leia uma postagem que eu fiz aqui no blog “Atomística: Entenda tudo sobre o estudo do átomo”.
Agora, vamos falar brevemente das demais partículas fundamentais
4. Positron (ou Elétron Positivo)
Foi descoberto em 1932 pelo físico estadunidense Carl David Anderson. O pósitron é um elétron positivo, isto é, tem a mesma massa que o elétron e valor de carga, porém, positiva. Como possui carga, sobre desvio na presença de campos elétricos e magnéticos, apresentando desvio no sentido oposto ao realizado pelos elétrons.
O pósitron é uma partícula que é “criada” e “destruída” constantemente nos átomos, pois possui um tempo de meia vida muito curto, na ordem de milésimos de segundo. Por isso sua observação é muito difícil.
Leia mais sobre meia vida em: Como funciona a datação por Carbono-14
5. Neutrino
Como citado anteriormente, os elétrons emitidos por substâncias radioativas eram chamados de partículas beta. Físicos, ao estudarem matematicamente esta emissão de partículas beta, chegaram a um resultado que não puderam aceitar. Eles haviam concluído que nesse fenômeno não era obedecido o princípio de conservação de energia. Desta forma, foi deduzido que quando uma partícula beta é emitida, juntamente a ela é emitida uma outra partícula, que deve ter carga neutra e massa menor que a do elétron. Sendo chamada de neutrino devido a estas 2 características, ser uma partícula extremamente pequena e sem carga.
Leia mais em:
O que é radiação nuclear?
Radioatividade: Decaimento Cluster
Diversos experimentos já foram realizados onde ficou provada indiretamente a existência desta partícula. No entanto, infelizmente ainda não foi possível observá-lo diretamente devido a sua massa muito pequena e ausência de carga.
6. Fóton
Em 1801, o físico britânico Thomas Young, constatou que a luz era formada por ondas eletromagnéticas. A partir disso, em 1905, o físico alemão Albert Einstein comprovou que a luz possui características de onda e ao mesmo tempo de partícula. Inclusive, nomeou esta partícula luminosa como fóton.
Podemos ver uma aplicação dos fótons nos fogos de artifício, pois ao excitarmos os elétrons de um átomo de um elemento, eles irão pular de um nível energético para outro e ao retornarem ao ser nível energético de origem liberaram energia na forma de fótons. Para cada elemento esse salto de uma nível menos para mais energético e o consequente retorno para o nível de menor energia vai resultar em uma coloração específica. Desta forma, cada cor de fogos de artifício que observamos se deve a um diferente elemento químico.
Fonte: www.sciencenotes.org
Leia mais em: O que é a tabela periódica?
7. Mésons
– Mésons Leves (Mésons mu – μ)
Em 1935, o físico japonês Hideki Yukawa, estudando matematicamente como se deve processar o equilíbrio entre os nêutrons e os prótons do núcleo dos átomos, concluiu que deve-se admitir a existência de uma outra partícula. Matematicamente, concluiu que esta partícula deveria ter carga elétrica e massa intermediária entre a do próton e a do elétron, nomeando-a de méson.
Em 1936, Carl Anderson, que havia descoberto o pósitron em 1932, juntamente com o físico estadunidense Seth Neddermeyer comprovaram experimentalmente a existência desta partícula. Esses cientistas também verificaram que:
– Possuem massa aproximadamente igual 212 vezes a massa do elétron;
– Tem carga de valor igual à do elétron;
– Existem 2 mésons, um de carga positiva e um de negativa.
Esses mésons são atualmente chamados de mésons leve positivo e negativo, respectivamente de acordo com sua carga.
– Mésons pesados (Méson pi – π)
Gás Nobre lembra que eu falei lá no começo que tinha um brasileiro envolvido na descoberta de algumas destas partículas fundamentais? Pois então, o físico brasileiro César Lattes, juntamente com os físicos italiano Ochialini e o britânio Cecil Powell, em 1947, descobriram mais dois mésons.
As partículas apresentavam as seguintes características:
– Massa aproximadamente 300 vezes a massa do elétron (mesón pesado pois eram mais pesados que os descobertos por Anderson e Neddermeyer);
– Um possuí carga positiva e outro negativa, com mesmo valor que a carga do elétron.
Até o ano de 1948 esses 4 mésons eram apenas observados em raios cósmicos, ou seja, que chegavam à superfície da Terra através da atmosfera. Nesse ano, o físico brasileiro César Lattes, juntamente com o estadunidense Eugene Gardner, conseguiu produzir mésons em laboratório, isto é, uma produção artificial destas partículas.
César Lattes foi indicado ao Nobel de Física 5 vezes entre 1949 e 1954, ficando injustamente de fora da premiação do Nobel de Física de 1950, onde Cecil Powell levou todo o crédito da descoberta destas partículas por ser o líder do grupo de pesquisa.
– Mésons Neutro
Apresentam massa de mesma ordem de grandeza que a dos mésons pesados, ou seja, 300 vezes a massa do elétron e não possuem carga. Infelizmente suas propriedades ainda são muito pouco conhecidas.
Gás Nobre, existem inúmeras outras partículas fundamentais cuja existência é prevista matematicamente mas que infelizmente sua existência ainda não foi comprovada experimentalmente.
Desta forma, este é um resumo breve das principais partículas conhecidas, sendo que as que possuem maior aplicação e estão mais presentes em provas como o ENEM e demais vestibulares os elétrons, prótons, nêutrons e fótons.
Espero que tenha gostado deste texto e que tenha aprendido um pouco mais sobre essas partículas e os cientistas por trás de suas descobertas. Reage!
Leia mais em: Sirius: O Acelerador de Partículas Brasileiro
Referências
Roberto A. Salmeron. Partículas Fundamentais. Instituto de Física – USP, São Paulo, 2008.
–
Gás Nobre! Você tem dificuldades para entender conteúdos de Ciência da Natureza? Não fique triste! Eu, professor Paulo Valim, quero te contar um segredinho que os melhores estudantes do Brasil já conhecem, com a minha plataforma Ciência em Ação, você vai conseguir aprender Química, Física e Biologia de forma rápida e efetiva e garantir a sua aprovação ainda nesse ano.
Não importa se você tem dificuldades com as matérias ou se essa é a primeira vez que você vai estudar Química, Física ou Biologia. No Ciência em Ação, nossos cursos são completos e aprofundados. Eu e a minha equipe ensinamos todo o conteúdo do começo ao fim de forma didática.
Que foi? Você tem dúvidas de que o que eu estou falando é verdade? Então, saca só, Gás Nobre! Liberei o primeiro módulo completo da minha plataforma Ciência em Ação totalmente grátis pra você experimentar! Curtiu? Clique aqui e aproveite para conhecer a melhor plataforma de Ciência da Natureza da web!
Bora reagir e realizar os seus sonhos?
Me acompanhe nas redes sociais: curta a minha página no Facebook, siga o meu Instagram, se inscreva no canal do Youtube e entre no meu canal do Telegram.
