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Mais descobertas sobre a constituição da matéria
1a SÉRIE
Aula 13 – 3o Bimestre
Química
Etapa Ensino Médio
Estrutura da matéria;
Modelos atômicos;
Experimento de Rutherford.
Retomar o modelo atômico de John Dalton, a descoberta do elétron e o modelo atômico de Thomson;
Compreender a evolução dos modelos atômicos ao longo do tempo;
Compreender quais fatos, evidências e descobertas contribuíram para que novos modelos fossem propostos.
Conteúdo
Objetivos
(EM13CNT201) Analisar e discutir modelos, teorias e leis propostos em diferentes épocas e culturas para comparar distintas explicações sobre o surgimento e a evolução da Vida, da Terra e do Universo com as teorias científicas aceitas atualmente.
O modelo atômico de Dalton não explicava a natureza elétrica da matéria, o que impulsionou o desenvolvimento do Modelo de Thomson. Pensando nisso, reflita: Por que os modelos atômicos foram se modificando ao longo do tempo?
Todo mundo escreve!
Para começar
Thomson afirmava que os elétrons se distribuem uniformemente no átomo e que têm a capacidade de se deslocar de forma acelerada, o que implica a necessidade de emitirem radiação eletromagnética em determinadas frequências específicas. No entanto, esse fato não era observado de modo experimental. 
Incoerências do modelo de Thomson
Foco no conteúdo
Outra ideia de Thomson era a de que o átomo apresentava uma estabilidade quanto à distribuição uniforme dos elétrons, baseada na repulsão entre partículas com a mesma carga elétrica, mas, de acordo com as teorias do eletromagnetismo, isso não seria possível. Por fim, algumas propriedades do átomo, como sua composição e sua organização, não podiam ser explicadas pelo modelo de Thomson.
Incoerências do modelo de Thomson
Foco no conteúdo
O final do século XIX e início do século XX foi marcado pelas descobertas dos raios-X e da radioatividade, tendo grande impacto nas teorias atômicas conhecidas até aquele momento.
Conceitos de eletromagnetismo
Conferência Solvey – 1927
Foco no conteúdo
Aproveitando o descobrimento da radioatividade, Ernest Rutherford realizou um experimento com partículas alfa (α) de grande energia e velocidade para bombardear elementos químicos.
Experimento de Rutherford
Foco no conteúdo
Na simulação com o modelo de Rutherford, em alguns casos, a trajetória das partículas é alterada. As partículas α têm carga positiva e, por isso, são repelidas ao se aproximarem dos prótons presentes no núcleo do átomo.
Simulador
Foco no conteúdo
Experimento de Rutherford
Foco no conteúdo
Rutherford observou três pontos: 
A maior incidência de brilho na placa fotográfica indicava que a radiação atravessou a lâmina de ouro sem problema algum, mantendo a direção do feixe; 
Uma pequena incidência de brilho indicava que a radiação atravessou a lâmina de ouro, mas teve sua trajetória alterada;
Uma quantidade muito pequena de brilho, localizado à frente da lâmina de ouro, indicava que radiação alfa não atravessou. 
Ou seja, grande parte da radiação atravessa a lâmina sem sofrer desvio, enquanto uma pequena parte da radiação sofre desvio ou não consegue atravessar a lâmina.
Observações após o experimento
Foco no conteúdo
1. Como o resultado do experimento de Rutherford foi usado para elaborar um novo modelo atômico?
Na prática
Correção
A partícula alfa é positiva. A maior parte do feixe dessas partículas atravessa diretamente o átomo, evidenciando um imenso espaço vazio. Algumas partículas sofrem alteração em sua trajetória por aproximarem-se de um núcleo que teria carga positiva; por isso, as partículas são repelidas. Dessa maneira, Rutherford formulou um modelo no qual a matéria não estaria distribuída de modo uniforme e, sim, concentrada em uma região muito pequena chamada de núcleo, rodeada de partículas de carga negativa.
Na prática
Núcleo: região central do átomo que apresenta partículas positivas (os prótons); baixo volume; maior massa; maior densidade do átomo.
Eletrosferas: regiões do átomo que apresentam imensos espaços vazios entre si; partículas de natureza negativa (os elétrons).
Modelo atômico de Rutherford
Foco no conteúdo
2. Para propor seu modelo atômico, Rutherford fez um experimento em que bombardeou uma lâmina de ouro com partículas alfa, oriundas de polônio radioativo. Ele observou que a maioria das partículas atravessava a placa, enquanto algumas tinham sua trajetória desviada e outras eram rebatidas.
Núcleo do átomo
Partículas alfa
Átomo de ouro
Átomo de ouro
Na prática
https://www.greencat.ufscar.br/en/people/teaching-1/fundamentos-de-quimica-1/modelo-atômico
https://atomictheoryfinal.weebly.com/ernest-rutherford.html
Após esses resultados, Rutherford concluiu que:
O átomo é composto por um núcleo, onde ficam os prótons e os nêutrons; este núcleo é rodeado por elétrons que ficam localizados em níveis de energia.
O átomo é uma esfera maciça e indivisível, o que explica, com poucas propriedades, as Leis de Lavoisier e Proust.
O átomo possui um núcleo positivo e muito pequeno, que é rodeado por elétrons, os quais ocupam um espaço muito maior que o núcleo.
O elétron apresenta um comportamento dual onda-partícula.
Não podemos determinar a localização exata do elétron, pois, ao fazer isso, acabamos influenciando sua posição. Então, propôs o Princípio da Incerteza.
Na prática
Correção
Após esses resultados, Rutherford concluiu que:
O átomo é composto por um núcleo, onde ficam os prótons e os nêutrons; este núcleo é rodeado por elétrons que ficam localizados em níveis de energia.
O átomo é uma esfera maciça e indivisível, o que explica, com poucas propriedades, as Leis de Lavoisier e Proust.
O átomo possui um núcleo positivo e muito pequeno, que é rodeado por elétrons, os quais ocupam um espaço muito maior que o núcleo.
O elétron apresenta um comportamento dual onda-partícula.
Não podemos determinar a localização exata do elétron, pois, ao fazer isso, acabamos influenciando sua posição. Então, propôs o Princípio da Incerteza.
Na prática
Retome a fotografia da Conferência de Solvey (1927). Faça uma pesquisa sobre alguns dos cientistas presentes nessa famosa foto:
A recém formulada teoria quântica foi debatida por Albert Einstein e Niels Bohr. Dos 29 participantes, 17 possuíam ou receberiam o Prêmio Nobel. Por meio da perspectiva histórica, debata sobre o desenvolvimento das Ciências e, particularmente aqui, sobre a evolução dos modelos atômicos. Quais fatos, evidências e descobertas contribuíram para que novos modelos fossem propostos?
Desafio
Aplicando
Retomamos o modelo atômico de John Dalton, a descoberta do elétron e o modelo atômico de Thomson;
Compreendemos a evolução dos modelos atômicos ao longo do tempo;
Compreendemos quais fatos, evidências e descobertas contribuíram para que novos modelos fossem propostos.
O que aprendemos hoje?
Tarefa SP
Localizador: 98761
Professor, para visualizar a tarefa da aula, acesse com seu login: tarefas.cmsp.educacao.sp.gov.br
Clique em “Atividades” e, em seguida, em “Modelos”.
Em “Buscar por”, selecione a opção “Localizador”.
Copie o localizador acima e cole no campo de busca.
Clique em “Procurar”. 
Videotutorial: http://tarefasp.educacao.sp.gov.br/
20
SÃO PAULO (Estado). Currículo em Ação: Caderno do Professor – Ciências da Natureza – Ensino Médio – 1a série – 2o semestre. São Paulo: Seduc-SP, 2023. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2022/10/1serie-2sem-Prof-CNT.pdf. Acesso em: 20 jun. 2023. 
LEMOV, Doug. Aula Nota 10 3.0: 63 Técnicas para Melhorar a Gestão da Sala de Aula. 3a edição. Porto Alegre: Penso, 2023.
Referências
Lista de imagens e vídeos
Slide 3 – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:%C3%81tomo_de_Dalton.png;
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plum_pudding_atom.svg;
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rutherford_atom.svg;
https://www.pngwing.com/pt/free-png-ymraf 
Slide 6 – https://pixabay.com/pt/photos/einstein-f%C3%ADsico-confer%C3%AAncia-solvay-67711/Slide 7 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-iqvfp 
Slide 8 – https://www.veed.io/view/7432bb5e-5f68-4c9e-9562-09e5fcea0b54?panel=download 
Slides 9 e 11 – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rutherforden_eredu_atomikoa.png 
Slide 12 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-bycvh 
Slide 14 – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rutherford_atom.svg 
Slide 15 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-mcdfj 
Referências
Material 
Digital