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Processos de Eletrização
Os processos de eletrização são métodos onde um corpo deixa de ser eletricamente neutro e passa a estar carregado positivamente ou negativamente. Os corpos são formados por átomos e estes são constituídos por elétrons, prótons e nêutrons, que são as principais partículas elementares. No interior do átomo, chamado de núcleo, ficam os nêutrons e prótons. Os elétrons ficam girando ao redor do núcleo. Essas partículas apresentam uma propriedade física chamada carga elétrica. Esta propriedade está relacionada ao fato de ocorrer uma força de atração ou de repulsão entre elas. Os elétrons e os prótons são atraídos entre si. Os nêutrons não são nem repelidos nem atraídos por prótons ou elétrons. Entretanto, se aproximarmos dois prótons ocorrerá uma força de repulsão e que o mesmo ocorrerá quando aproximamos dois elétrons. Como os elétrons e os prótons se atraem, dizemos que possuem efeitos elétricos contrários. Desta forma, definiu-se que a carga elétrica dos prótons é positiva e a dos elétrons é negativa. Os nêutrons por não apresentarem efeitos elétricos, não possuem cargas. Dizemos que um corpo é neutro quando o número de prótons (carga positiva) é igual ao número de elétrons (carga negativa). Quando um corpo recebe ou perde elétrons ele se torna eletrizado. Quando aproximamos dois corpos eletrizados com cargas de sinais contrários, observamos que ocorre uma força de atração. Já quando os corpos possuem cargas de sinais iguais, eles se repelem. Note que a eletrização ocorre pela mudança no número de elétrons e não de prótons. Como estes estão localizados no núcleo dos átomos, por processos de eletrização, não é possível mudar este número.
Tipos de Eletrização
Existem três tipos de eletrização: por atrito, por contato e por indução.
Eletrização por Atrito
Os elétrons estão localizados na eletrosfera, que é a parte externa do núcleo e são mantidos girando ao seu redor por forças eletrostáticas. Contudo, esta força vai diminuindo com a distância. Desta forma, os elétrons mais exteriores da eletrosfera são mais facilmente retirados de sua órbita. Quando esfregamos dois corpos, alguns desses elétrons migram de um corpo para o outro. O corpo que recebeu esses elétrons ficará carregado negativamente, por sua vez, o que perdeu elétrons ficará carregado positivamente. Portanto, fica carregado positivamente quem perdeu elétrons e não quem ganhou prótons. Receber ou perder elétrons depende da substância de que é constituído o corpo. Esse fenômeno é chamado de triboelétrico e através de experimentos em laboratório são elaborada séries triboelétricas. Remover anúncios Nesta tabela, os elementos são ordenados de tal modo que adquirem cargas positivas, quando atritadas por um que o segue, e com cargas negativas, quando atritadas por um que o precede na tabela.
Eletrização por Contato
Este tipo de eletrização ocorre quando um corpo condutor está carregado e entra em contato com um outro corpo. Parte da carga irá ser transferida para o outro corpo. Neste processo, os corpos envolvidos ficam carregados com cargas de mesmo sinal e a carga do corpo que estava inicialmente eletrizado diminui. Quando os corpos envolvidos na eletrização são condutores de mesmas dimensões e mesma forma, após o contato, terão cargas de mesmo valor. Na figura abaixo, vemos que a menina ao encostar em uma esfera condutora eletrizada, também ficou carregada com cargas de mesmo sinal da esfera. Prova disto, é observar que seu cabelo está "arrepiado". Como neste tipo de eletrização as cargas possuem mesmo sinal, os fios passam a se repelirem. A menina também ficou eletrizada ao encostar na esfera condutora eletrizada Exemplo Uma esfera metálica carregada com carga positiva de módulo igual a 6Q é colocada em contato com uma outra esfera neutra, idêntica a
primeira. Após o contato, as esferas são novamente separadas. Qual a carga final de cada uma das esferas? Solução Ao serem colocadas em contato, parte da carga da primeira esfera será transferida para a segunda esfera, como as esferas são idênticas, cada uma ficará com metade das cargas, ou seja: Assim, cada esfera ficará carregada com carga positiva e igual a 3Q.
Eletrização por Indução
A eletrização por indução pode ocorrer sem contato entre os corpos. Quando um corpo eletrizado (indutor) é aproximado de um condutor (induzido), inicialmente neutro, induz neste uma distribuição de cargas. Remover anúncios O condutor permanecerá neutro, entretanto, a região do condutor mais próxima do indutor ficará com excesso de cargas de sinal contrário do corpo eletrizado. No esquema abaixo, mostramos uma forma de eletrizar duas esferas condutoras, inicialmente neutras, usando a indução. Ao aproximar um bastão eletrizado positivamente, os elétrons do conjunto, serão atraídos para a extremidade mais próxima ao bastão. Mantendo ainda o bastão na mesma posição, separamos as esferas. Assim, a esfera mais próxima do bastão ficará com excesso de cargas negativas, enquanto a outra esfera ficará com falta de elétrons, ou seja, carregada positivamente.
2) UFRGS - 2015
Em uma aula de Física, foram utilizadas duas esferas metálicas idênticas, X e Y: X está suspensa por um fio isolante na forma de um pêndulo e Y fixa sobre um suporte isolante, conforme representado na figura abaixo. As esferas encontram-se inicialmente afastadas, estando X positivamente carregada e Y eletricamente neutra. Considere a descrição, abaixo, de dois procedimentos simples para demonstrar possíveis processos de eletrização e, em seguida, assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas dos enunciados, na ordem em que aparecem. I - A esfera Y é aproximada de X, sem que elas se toquem. Nesse caso, verifica-se experimentalmente que a esfera X é ........ pela esfera Y. II - A esfera Y é aproximada de X, sem que elas se toquem. Enquanto mantida nessa posição, faz-se uma ligação da esfera Y com a terra, usando um fio condutor. Ainda nessa posição próxima de X, interrompe-se o contato de Y com a terra e, então, afasta-se novamente Y de X. Nesse caso, a esfera Y fica ......... a) atraída – eletricamente neutra b) atraída – positivamente carregada c) atraída – negativamente carregada d) repelida – positivamente carregada e) repelida – negativamente carregada
Modelo Atômico de Bohr
O Modelo Atômico de Bohr mostra o átomo como um sistema em que os elétrons giram ao redor de um núcleo central, seguindo órbitas específicas. É como se o núcleo fosse o "coração" do átomo, e os elétrons fossem partículas que circulam ao seu redor em caminhos definidos. Esse modelo foi criado pelo físico dinamarquês Niels Bohr (1885-1962), que aprimorou a teoria atômica proposta por Rutherford. Bohr resolveu um problema que existia na teoria anterior, explicando melhor como os elétrons se comportam no átomo. O modelo atômico de Rutherford – Bohr Niels havia conhecido Rutherford no laboratório da Universidade de Cambridge e foi levado por ele à Universidade de Manchester onde passaram a trabalhar em conjunto. Bohr conseguiu explicar como se comportava o átomo de hidrogênio, o que não era possível mediante a teoria atômica de Rutherford. Mas, embora tenha aperfeiçoado o modelo atômico de Rutherford, o modelo de Bohr ainda não é perfeito, uma vez que continuam havendo lacunas por explicar.
- Camadas eletrônicas: os níveis de energia, ou camadas eletrônicas, acomodam um número determinado de elétrons e são designados pelas letras: K, L, M, N, O, P, Q. Sua principal contribuição foi em relação ao movimento dos elétrons nos átomos. Os elétrons dos átomos, ao absorverem energia suficiente, são excitados para órbitas mais externas. Ao retornarem para o estado fundamental, liberam essa energia na forma de luz, com comprimento de onda (λ) que compreende as faixas de energia do espectro eletromagnético, dentre elas a faixa do visível. Uma das consequências das transições eletrônicas descritas pelo modelo de Böhr é a possibilidade de visualização das diferentes cores observadas, por exemplo, nos fogos de artifício. Já as transições eletrônicas envolvendo moléculas, que ocorrem entre os orbitais moleculares, resultam nas diferentes cores observadas nas frutas, nos corantes, nas pulseiras de festas que brilham, entre outros. O modelo de Bohr estava ligado à Mecânica Quântica. Assim, a partir da década de 20, Erwin Schrödinger, Louis de Broglie e Werner Heisenberg, especialmente, dão o seu contributo no que respeita ao modelo da estrutura atômica. Limitações do Modelo de Bohr O modelo de Bohr foi um avanço significativo na nossa compreensão da estrutura atômica, mas ele tinha algumas limitações importantes. Vamos dar uma olhada em cada uma delas:
1. Só funciona para átomos com um único elétron
O modelo de Bohr explica muito bem o comportamento do átomo de hidrogênio, que tem apenas um elétron. No entanto, ele não consegue explicar o espectro de átomos com múltiplos elétrons. Isso acontece porque, nesses átomos, as interações entre os elétrons se tornam muito complexas para serem descritas pelo modelo de Bohr.
2. Não explica a intensidade das linhas espectrais
Quando um átomo emite luz, essa luz é composta por diferentes cores, que aparecem como linhas em um espectro. O modelo de Bohr consegue prever as cores dessas linhas, mas não consegue explicar por que algumas linhas são mais brilhantes (mais intensas) do que outras.
3. Ignora a dualidade onda-partícula do elétron
O modelo de Bohr trata os elétrons como partículas. No entanto, os elétrons também se comportam como ondas, como a luz. O modelo de Bohr ignora essa natureza ondulatória dos elétrons, o que é uma simplificação excessiva.
4. Não explica as ligações químicas
O modelo de Bohr não consegue explicar como os átomos se ligam para formar moléculas. As ligações químicas são baseadas nas interações entre os elétrons dos átomos, e o modelo de Bohr, com sua descrição simplificada dos elétrons, não é suficiente para explicar essas interações. Para superar essas limitações, os cientistas desenvolveram um modelo mais completo e preciso, chamado de modelo da mecânica quântica. Esse modelo leva em conta a natureza ondulatória dos elétrons e descreve os elétrons não como bolinhas em órbitas, mas como nuvens de probabilidade ao redor do núcleo. O modelo da mecânica quântica é mais complexo, mas é capaz de explicar o comportamento de átomos de qualquer tipo, incluindo suas interações e ligações. Exercícios
Questão 1
- Por que um átomo excitado emite energia, muitas vezes em forma de luz visível?a) um de seus elétrons foi arrancado do átomo b) um dos elétrons desloca-se para níveis de energia mais baixos, aproximando-se do núcleo. c) um dos elétrons desloca-se para níveis de energia mais altos, afastando- se do núcleo. d) os elétrons permanecem estacionários em seus níveis de energia Validar resposta
