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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ IFCE CAMPUS FORTALEZA TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS LUCIANA LOPES PINHEIRO PARTÍCULAS SUBATÔMICAS FORTALEZA/CE 2021 2 LUCIANA LOPES PINHEIRO PARTÍCULAS SUBATÔMICAS Artigo científico do tipo “revisão” apresentado ao curso de processos químicos do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará (IFCE) - Campus Fortaleza. Orientador: Prof. Marlon Vieira De Lima FORTALEZA/CE 2021 3 SUMARIO 1. INTROCUÇÃO ......................................................................................................... 4 2. HISTORICO .............................................................................................................. 5 3. DEFINIÇÃO .............................................................................................................. 6 4. TIPOS DE PARTÍCULAS SUBATÔMICAS ........................................................ 6 4.1.ELÉTRONS ............................................................................................................. 6 4.2.NÊUTRONS ............................................................................................................ 6 4.3.PRÓTONS ............................................................................................................... 6 4.4.NEUTRINO ............................................................................................................. 6 4.5.QUARKS ................................................................................................................. 7 4.6.GLUON .................................................................................................................... 7 4.7.BÓSONS DA FORÇA FRACA ............................................................................. 7 4.8.FÓTON .................................................................................................................... 7 4.9.GRÁVITON ............................................................................................................. 7 5. MODELOS E EXPERIENCIAS .............................................................................. 7 5.1.MODELO ATOMICO DE JOHN DALTON .......................................................... 7 5.2.MODELO ATOMICO DE JOSEPH JOHN TOMSON .......................................... 8 5.3.MODELO ATOMICO DE RUTHERFORD .......................................................... 9 6. ANEXOS ................................................................................................................. 11 7. BIBLIOGRAFIAS ................................................................................................... 12 4 1. INTRODUÇÃO Partículas subatômicas, também chamadas partículas elementares, são as unidades fundamentais da matéria e da energia, menores que um átomo. Entre as partículas subatômicas, existem determinadas denominações, que foram escolhidas para designar os números quânticos. No final do século XIX, em 1897, foi descoberta a primeira partícula por Joseph John Thomson, o elétron. O termo "partícula" é derivado do latim "partícula", que significa "parte" Corpo ou corpo muito pequeno, minúsculo. De acordo com o raciocínio reducionista, esses pequenos elementos ou "pequenos corpos" são a base de tudo no universo, sendo então entendidos em teoria Associado a estados básicos específicos de matéria e energia. https://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmeros_qu%C3%A2nticos https://pt.wikipedia.org/wiki/Joseph_John_Thomson https://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9tron 5 2. HISTÓRICO A palavra átomo, de origem grega, significa algo indivisível; Demócrito pressupõe então a existência de coisas que: são pequenas demais para serem observadas; eles estão no vazio em movimento contínuo; eles não podem ser mais divididos, então os átomos se unem e formam tudo o que conhecemos. Nesse sentido, durante séculos, o átomo foi entendido em sua singularidade como componente fundamental da matéria. Logo, em 1897, contrariando essa afirmação, Joseph John Thomson descobriu o elétron, a primeira partícula elementar. Em 1911, o núcleo atômico foi descoberto. O conhecimento das propriedades dessas partículas remonta ao final do século XIX, quando Ernest Rutherford, bombardeando uma placa de metal com partículas alfa, descobriu que apenas uma pequena fração delas havia sofrido um desvio de caminho. Com isso, concluiu que as partículas que não se desviaram não encontraram no metal um obstáculo que provocasse o desvio de seu caminho. Dessa forma, ele criou um modelo no qual os elétrons giravam em torno de um núcleo atômico que considerava a região central do átomo onde estava a maior parte da massa atômica. Com isso, descobriu-se que o átomo era um sistema complexo, formado por uma nuvem de elétrons girando em torno de um pequeno centro pesado, o núcleo atômico. Mais tarde, foi descoberto que esta nuvem de elétrons tinha diferentes estados e níveis de energia e produzia fótons. Assim, no final da década de 1920, a teoria atômica já entendia os elétrons, núcleos e fótons como partículas elementares. Durante o século XX, foi comprovada a existência de aproximadamente 200 dessas partículas. Durante este período, muitas leis foram descobertas que governam os inter- relacionamentos e interações entre essas partículas, forças e os campos que governam o universo. Sua quantidade e complexidade levaram ao desenvolvimento de formulações matemáticas cada vez mais complexas em um esforço para prever seu comportamento. No início dos anos 1930, havia outra evidência importante: o núcleo consistia em partículas ainda menores chamadas de núcleos. Observou-se que alguns tinham carga de energia positiva, enquanto outros tinham carga zero. Então, eles foram chamados de prótons e nêutrons. Em meados da década de 1960, os cientistas provaram que prótons e nêutrons, as partículas que compõem o núcleo dos átomos, também eram compostos de partículas ainda menores: os quarks. Assim, na década de 1980, acreditava-se que, além dos léptons, os quarks eram outra classe de partículas subatômicas; formaram os blocos básicos de toda a matéria. Quarks, portanto, consistem em partículas com matéria, carga elétrica e spin semi- inteiro, que foram divididas em seis tipos e são uma das partículas subatômicas mais importantes. Atualmente, os cientistas, por meio de exercícios teóricos e experimentos práticos, buscam teorias de unificação e simplificação do estudo da estrutura universal, cuja estrutura se desdobra a cada nova descoberta. 6 3. DEFINIÇÃO Para a química, as partículas são os menores fragmentos reduzidos de uma substância. Apesar de seu tamanho pequeno, as propriedades químicas da substância permanecem inalteradas. Geralmente, as partículas são elementos presentes em todas as partes do universo. Nesse sentido, partindo da singularidade das partículas, o conceito de partículas subatômicas pode ser entendido como sendo menor que o nível estrutural dos átomos. Também chamadas de partículas elementares, são as unidades básicas de matéria e energia. Deve-se ressaltar que devido à sua instabilidade, é difícil encontrar partículas subatômicas em estado natural em nosso planeta. Eles geralmente se quebram e dão lugar a outros tipos de partículas. Como resultado, foram criados aceleradores de partículas, que são usados como dispositivos que imitam o comportamento natural das partículas subatômicas. 4. TIPOS DE PARTÍCULAS SUBATÔMICAS Os átomos são compostos de certas partículas subatômicas. Para a Química, as principais são: (Anexo 1)4.1. Elétrons 4.2. Nêutrons 4.3. Prótons É válido lembrar que, não importa o elemento, as mesmas partículas subatômicas compõem o átomo. O que varia é o número de tais partículas em cada elemento. Além dos nêutrons, elétrons e prótons, que são as partículas subatômicas mais conhecidas, existem outros tipos de elementos com as mesmas condições. 4.4. NEUTRINO Neutrino é uma partícula subatômica neutra, sem carga elétrica. Ou seja, que não interagem com as demais partículas da natureza. Depois dos fótons, por exemplo, o neutrino é considerado a partícula elementar mais presente em todo o Universo. https://conhecimentocientifico.r7.com/neutrino/ https://conhecimentocientifico.r7.com/universo-o-que-e-origem-principais-elementos-e-curiosidade/ 7 4.5. QUARKS Tratam-se de partículas elementares e um dos dois elementos básicos que constituem a matéria. Os Quarks formam partículas compostas, denominadas de hádrons, que estão sempre associados uns aos outros. São divididos em seis tipos: 1. Up – com carga de + 2/3 2. Down – com carga de – 1/3 constituem os prótons e os nêutrons 3. Charm – com carga de + 2/3 4. Strange – com carga de – 1/3 5. Bottom – com carga de – 1/3 6. Top – com carga de + 2/3, é aproximadamente 200 vezes mais pesado que um próton 4.6. GLÚON Essas partículas fundamentais agem como partículas de troca, fazendo uma força forte entre os quarks. São responsáveis por levar a carga de cor da interação forte, ou seja, interação entre quarks e glúons. 4.7. BÓSONS DA FORÇA FRACA São formados pelos componentes W-, W+ e Z, os quais possuem mais de 86 vezes o peso de um próton inteiro. Inclusive, no início do Universo, foram associados a outras partículas, que juntas formavam a eletrofraca. 4.8. FÓTON São conhecidos como as partículas que formam a luz visível. A sua força eletromagnética é a principal responsável por manter os elétrons em torno do núcleo. Nesse sentido, é ela que determina as ligações químicas dos átomos e moléculas. 4.9. GRÁVITON Em síntese, trata-se de uma partícula elementar hipotética, responsável pela transmissão da força da gravidade na maioria dos modelos da teoria quântica. É considerada hipotética por não ser, ainda, compreendida pela física quântica. 5. MODELOS E EXPERIÊNCIAS Alguns dos mais importantes e mais conhecidos modelos e experimentos realizados para a descoberta e entendimento das partículas subatômicas. 5.1. MODELO ATÔMICO DE JOHN DALTON A teoria atômica de Dalton foi fundamental para o desenvolvimento do conhecimento atômico, pois serviu de base para que outros cientistas conhecessem o átomo e suas características. https://conhecimentocientifico.r7.com/particula/ https://conhecimentocientifico.r7.com/fisica-quantica-o-que-estuda/ 8 Em 1808, após muitas pesquisas e experimentos científicos, Dalton publicou um livro sobre o tema "Novo Sistema Filosófico Da Química", que propunha a teoria de que a matéria é composta por átomos, segundo ele, os átomos são maciços e apresentam forma esférica, são indivisíveis e indestrutíveis. Além disso, ele também disse que cada elemento químico é formado pelo mesmo e único átomo. Os átomos são imutáveis. Os elementos químicos podem se combinar para formar diferentes compostos. As reações químicas são rearranjos de átomos em diferentes compostos, mas não mudavam o número total de átomos que tomavam parte na reação. Ele até criou uma nova notação para representar as reações químicas que combinam diferentes átomos. (Anexo 2) Seu trabalho foi amplamente debatido na comunidade científica, e físicos famosos da época o criticaram. A partir da segunda metade do século XIX, os químicos começaram a se convencer por meio de muitas evidências de que esse modelo era bastante plausível. 5.2. MODELO ATÔMICO DE JOSEPH JOHN THOMSON O modelo atômico de Thomson foi proposto pelo físico britânico Joseph John Thomson em 1898. Após obter evidências experimentais sobre a existência de elétrons, ele derrubou o átomo proposto por John Dalton A teoria indivisível. Thomson confirmou e provou em seu modelo que existem elétrons (partículas com carga negativa) no átomo, ou seja, o átomo possui partículas subatômicas. (Anexo 3) Thomson propôs seu modelo do átomo com base em descobertas relacionadas à radioatividade e experimentos conduzidos em tubos de raios catódicos construídos pelos cientistas Geisler e Crooks. Quando um gás rarefeito é submetido a uma alta tensão em baixa pressão, um feixe de luz (consistindo em carga elétrica) que sai do ânodo (eletrodo negativo) para o cátodo (eletrodo positivo) é gerado. Por meio desse experimento, Thomson concluiu que, quando os átomos do material gasoso no tubo são submetidos a alta pressão, seus elétrons são puxados para fora e direcionados para a placa positiva. Com os experimentos realizados com o tubo de raios catódicos, Thomson propôs sua interpretação de como seria o átomo e sua constituição. Assim, de acordo com ele: O átomo é uma esfera, mas não maciça como propunha o modelo atômico de John Dalton; O átomo é neutro, já que toda matéria é neutra; Como o átomo apresenta elétrons, que possuem cargas negativas, logo, deve apresentar partículas positivas para que a carga final seja nula; Os elétrons não estão fixos ou presos no átomo, podendo ser transferidos para outro átomo em determinadas condições; O átomo pode ser considerado como um fluido contínuo de cargas positivas onde estariam distribuídos os elétrons, que possuem carga negativa; Associou o seu modelo a um pudim de passas (as quais representam os elétrons); Como os elétrons que estão espalhados apresentam a mesma carga, existe entre eles uma repulsão mútua, o que faz com que estejam uniformemente distribuídos na esfera. https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-atomica-dalton.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-atomica-dalton.htm 9 5.3. MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD Em 1911, o cientista neozelandês Ernest Rutherford (Ernest Rutherford) mostrou seu modelo atômico à comunidade científica. O modelo de Rutherford (também chamado de modelo do sistema solar) é o terceiro modelo na história da atomologia e é considerado um estímulo à evolução de todo o conhecimento sobre os elementos constituintes da matéria. O experimento realizado por Rutherford possuía a seguinte aparelhagem e organização: Componente a: uma amostra de polônio (emissor de radiação alfa) colocada em um bloco de chumbo. Nesse bloco havia um pequeno orifício por meio do qual ocorria a passagem da radiação. Componente b: lâmina finíssima de ouro posicionada à frente da caixa de chumbo. Componente c: Placa metálica recoberta com material fluorescente (sulfeto de zinco) posicionada atrás, ao lado e um pouco à frente da lâmina de ouro. Explicação 1: Como a maior parte da radiação alfa passa pela folha de ouro sem obstáculos, isso significa que os átomos possuem um grande espaço vazio (eletrosfera), ou seja, não há área que afete a radiação alfa. Explicação 2: Uma pequena quantidade de raios alfa deslocados passa pela região (núcleo) próxima à região atômica positiva, que promoveu assim o deslocamento. Explicação 3: Como uma quantidade muito pequena de radiação alfa teve a passagem bloqueada, significa que eles colidem com uma área muito pequena de átomos com características positivas. Após as observações realizadas por Rutherford, ele formulou o seu modelo atômico, que apresentava as seguintes características: (Anexo 4) 10 NÚCLEO (que foi comparado ao sol no sistema solar) Uma região central do átomo que apresenta: partículas positivas (os prótons), baixo volume, maior massa e maior densidade do átomo. ELETROSFERAS (que foram comparadas às órbitas descritas pelos planetas no sistemasolar) Regiões do átomo que apresentam: imensos espaços vazios entre si e partículas de natureza negativa (os elétrons). https://brasilescola.uol.com.br/quimica/protons.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/densidade.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrons.htm 11 ANEXOS ANEXO 1 ANEXO 2 ANEXO 3 ANEXO 4 12 BIBLIOGRAFIA ● https://conhecimentocientifico.r7.com/particulas- subatomicas/#:~:text=Part%C3%ADculas%20subat%C3%B4micas%2C%20tam b%C3%A9m%20chamadas%20part%C3%ADculas,energia%2C%20menores% 20que%20um%20%C3%A1tomo. ● https://super.abril.com.br/blog/superlistas/as-7-particulas-subatomicas-mais- importantes/ ● https://pt.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula_subat%C3%B4mica ● https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/as-tres-maiores-particulas- subatomicas.htm ● https://conhecimentocientifico.r7.com/wp-content/uploads/2020/07/particulas- subatomicas-conceito-aplicacao-e-tipos-1024x683.jpg ● https://conhecimentocientifico.r7.com/wp-content/uploads/2020/07/particulas- subatomicas-conceito-aplicacao-e-tipos-2.jpg ● https://static.mundoeducacao.uol.com.br/mundoeducacao/conteudo/TABELA% 20-%20as%20tres%20maiores%20particulas(2).jpg ● https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-atomo-thomson.htm. ● https://s5.static.brasilescola.uol.com.br/img/2019/12/modelo-atomico- thomson_be.jpeg ● https://brasilescola.uol.com.br/quimica/john-dalton.htm. ● https://maestrovirtuale.com/wp-content/uploads/2019/10/modelo- at%C3%B3mico-de-Dalton-lifeder.jpg ● https://s5.static.brasilescola.uol.com.br/img/2017/02/experimento-de- rutherford.jpg ● https://s3.static.brasilescola.uol.com.br/img/2017/02/resultados.jpg ● https://s3.static.brasilescola.uol.com.br/img/2017/02/modelo-de-rutherford.jpg ● https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-atomo-rutherford.htm https://conhecimentocientifico.r7.com/particulas-subatomicas/#:~:text=Part%C3%ADculas%20subat%C3%B4micas%2C%20tamb%C3%A9m%20chamadas%20part%C3%ADculas,energia%2C%20menores%20que%20um%20%C3%A1tomo https://conhecimentocientifico.r7.com/particulas-subatomicas/#:~:text=Part%C3%ADculas%20subat%C3%B4micas%2C%20tamb%C3%A9m%20chamadas%20part%C3%ADculas,energia%2C%20menores%20que%20um%20%C3%A1tomo https://conhecimentocientifico.r7.com/particulas-subatomicas/#:~:text=Part%C3%ADculas%20subat%C3%B4micas%2C%20tamb%C3%A9m%20chamadas%20part%C3%ADculas,energia%2C%20menores%20que%20um%20%C3%A1tomo https://conhecimentocientifico.r7.com/particulas-subatomicas/#:~:text=Part%C3%ADculas%20subat%C3%B4micas%2C%20tamb%C3%A9m%20chamadas%20part%C3%ADculas,energia%2C%20menores%20que%20um%20%C3%A1tomo https://super.abril.com.br/blog/superlistas/as-7-particulas-subatomicas-mais-importantes/ https://super.abril.com.br/blog/superlistas/as-7-particulas-subatomicas-mais-importantes/ https://pt.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula_subat%C3%B4mica https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/as-tres-maiores-particulas-subatomicas.htm https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/as-tres-maiores-particulas-subatomicas.htm https://conhecimentocientifico.r7.com/wp-content/uploads/2020/07/particulas-subatomicas-conceito-aplicacao-e-tipos-1024x683.jpg https://conhecimentocientifico.r7.com/wp-content/uploads/2020/07/particulas-subatomicas-conceito-aplicacao-e-tipos-1024x683.jpg https://conhecimentocientifico.r7.com/wp-content/uploads/2020/07/particulas-subatomicas-conceito-aplicacao-e-tipos-2.jpg https://conhecimentocientifico.r7.com/wp-content/uploads/2020/07/particulas-subatomicas-conceito-aplicacao-e-tipos-2.jpg https://static.mundoeducacao.uol.com.br/mundoeducacao/conteudo/TABELA%20-%20as%20tres%20maiores%20particulas(2).jpg https://static.mundoeducacao.uol.com.br/mundoeducacao/conteudo/TABELA%20-%20as%20tres%20maiores%20particulas(2).jpg https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-atomo-thomson.htm https://s5.static.brasilescola.uol.com.br/img/2019/12/modelo-atomico-thomson_be.jpeg https://s5.static.brasilescola.uol.com.br/img/2019/12/modelo-atomico-thomson_be.jpeg https://brasilescola.uol.com.br/quimica/john-dalton.htm https://maestrovirtuale.com/wp-content/uploads/2019/10/modelo-at%C3%B3mico-de-Dalton-lifeder.jpg https://maestrovirtuale.com/wp-content/uploads/2019/10/modelo-at%C3%B3mico-de-Dalton-lifeder.jpg https://s5.static.brasilescola.uol.com.br/img/2017/02/experimento-de-rutherford.jpg https://s5.static.brasilescola.uol.com.br/img/2017/02/experimento-de-rutherford.jpg https://s3.static.brasilescola.uol.com.br/img/2017/02/resultados.jpg https://s3.static.brasilescola.uol.com.br/img/2017/02/modelo-de-rutherford.jpg https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-atomo-rutherford.htm
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