Os raios catódicos: A descoberta do Elétron

Vamos fazer uma experiência bem simples; Montando uma aparelhagem semelhante a uma lâmpada fluorescente, observe que há um tubo de vidro (1) ao qual estão acoplados dois eletrodos “cátodo e ânodo” (2) e uma bomba de vácuo (3) ligada ao sistema. O cátodo e o ânodo estão ligados a um gerador que fornece uma voltagem variável.

Com essa experiência, vamos responder a seguinte questão: O ar conduz uma corrente elétrica?

1ª Experiência:

Colocando ar no interior do tubo, não haverá descarga elétrica entre dois eletrodos, a não ser em voltagens elevadíssimas. Aliás, esse tipo de descarga ocorre no ar atmosférico durante as tempestades (são os raios).

Então, podemos concluir que:

Os gases são maus condutores de corrente Elétrica, à pressão atmosférica.

2ª Experiência:       

Usando a bomba de vácuo, retiramos o ar do interior do tubo e, com isso, a pressão vai diminuindo gradativamente.

Com isso, observaremos o surgimento de uma luminosidade no interior do tubo. Pois, nesse instante, está ocorrendo à ionização do ar, isto é, algumas moléculas que compõem o ar estão se transformando em íons e possibilitando assim, a passagem de corrente elétrica.

Diminuindo cada vez mais a pressão, uma quantidade maior de ar será retirada do interior do tubo. Quando a pressão atingir valores extremamente baixos, da ordem de alguns milímetros de mercúrio, a luminosidade desaparece e surge, então, uma fluorescência esverdeada na parede oposta ao cátodo.

Esses raios invisíveis que partem do cátodo e provocam fluorescência na parede oposta, são denominados raios catódicos.

Em 1878, o inglês William Crookes (1822-1919) construiu um aparelho para melhor estudar os raios catódicos.

 Nesse aparelho, que é um aperfeiçoamento do tubo de raios catódicos e recebe o nome de ampola de Crookes, o ânodo é colocado ao lado do cátodo.

Crookes, com esse aparelho, iniciou uma série de experiências sobre a descarga elétrica através de gases, o que ocasionou na descoberta de uma série de propriedades dos raios catódicos. São elas:

1ª Propriedade: Os raios catódicos são perpendiculares ao cátodo.

Alterando a forma do cátodo; a mudança da posição do ânodo não altera a trajetória dos raios catódicos.

2ª Propriedade: Os raios catódicos são retilíneos.

Colocando um anteparo no interior da ampola, observaremos a formação de uma sombra na parede oposta ao cátodo.

3ª Propriedade: Os raios catódicos têm massa.

Colocando um molinete na trajetória dos raios, observaremos a movimentação do molinete, o que nos evidencia que “algo sólido” colide com suas pás.

O molinete, evidentemente, deve ser de um material bastante leve.

4ª Propriedade: Os raios catódicos têm carga negativa.

Submetendo os raios catódicos a um campo elétrico, eles sofrerão um desvio na direção da placa positiva.

Assim, podemos dizer que os raios catódicos caminham em linha reta, são partículas sólidas e apresentam carga negativa.

Em 1897, o cientista inglês Joseph John Thomson, em colaboração com o físico neozelandês Ernest Rutherford, determinou a relação entre carga (q) e a massa (m) das partículas dos raios catódicos, verificando que q/m é uma constante.

Thomson, então, concluiu que essas partículas estavam presentes em qualquer tipo de matéria e deu a elas o nome sugerido por G. J. Stoney para as partículas elementares de carga negativa: elétron.

Assim, então, estava descoberto o elétron, um dos constituintes do átomo.

Postado por: José Lourenço