Descoberta do Elétron

Por Ricardo Normando Ferreira de Paula
O âmbar (do grego elektron) é uma resina fóssil, amarelada,  semitransparente e quebradiça que, na idade antiga despertou o interesse dos filósofos naturais por apresentar por apresentar a propriedade de, em certos casos, atrair alguns materiais e repelir outros. Foi então que Tales de Mileto passa a fazer investigações das possíveis causas desta “anormalidade” da substância.

Com o passar dos anos, e com o avanço dos estudos acerca da estrutura da matéria, os cientistas descobriram que o átomo, antes indivisível, perdeu a razão de ser de seu nome (átomo significa indivisível).  Dentre as várias partículas que compõem o átomo, está o elétron.

Imagem extraída de http://www.coe.ufrj.br/~acmq/leroy.jpg.

Imagem extraída de http://www.coe.ufrj.br/~acmq/leroy.jpg.

Antes de sua descoberta oficial, Otto von Guericke constrói a primeira máquina eletrostática em 1660. Sua máquina eletrostática que, dentre as várias aplicações, passou a servir como instrumento de diversão. Um dos espetáculos mais bizarros acontecia quando uma bela jovem era ligada à máquina, que produzia eletricidade estática por atrito, eletrizava a jovem e aqueles que se encorajavam, pagavam vultosas quantias para experimentar o beijo da mulher elétrica. O perigo da exposição a correntes elétricas ainda era desconhecido na época.

Charles Augustin de Coulomb, em 1788, demonstra empiricamente que a força elétrica obedece à relação do inverso do quadrado da distância. Sendo assim, quantificar o quanto esta interação depende do elétron passa a ser questão de tempo.

Experiência da gota de óleo. (Ilustração: www.divulgon.com.ar/marzo03/imagenes/exp3.gif)

Experiência da gota de óleo.

O grande passo se dá quando ocorre a descoberta do elétron pelo físico britânico Joseph John Thomson1 em 1897 quando fazia estudos acerca da estrutura da matéria, onde esta, independentemente de suas propriedades, contém partículas de mesmo tipo cuja massa é muito menor que a dos átomos dos quais elas são parte. Apresenta os resultados de sua pesquisa na Conferência na Royal Institution,  e usando campos elétricos e magnéticos defletores, mediu a razão carga-massa desses corpúsculos; este experimento permitiu concluir que a massa deles é cerca de 1000 vezes menor que a do átomo de hidrogênio. Estas descobertas culminam com a descoberta de um valor médio para a carga do elétron.

O valor exato para a carga do elétron surge com o físico norte americano Robert Andrew Milikan2, o que lhe rendeu o prêmio Nobel de Física de 1923.

O experimento se constitui de um condensador de placas horizontais entre os quais existe ar. Um borrifador lança gotas finíssimas de óleo que tem seu comportamento observado por um microscópio  cujo eixo é paralelo às placas. Para conhecer e manipular o experimento de Milikan, visite http://rived.mec.gov.br/site_objeto_lis.php .

Quando não há campo elétrico entre as placas do condensador, as gotas caem lentamente com velocidade constante em função da presença do ar. Ou seja, o peso da gota, a força de resistência do ar e o empuxo exercido pelo mesmo se equilibram. Para conhecer detalhadamente toda a experiência (inclusive a demonstração matemática) visite o site http://www.e- quimica.iq.unesp.br/.

A descoberta do elétron não se deve, obviamente, aos nomes citados acima. Sua descoberta é resultado de um conjunto de pesquisas em vários locais do mundo por vários séculos, contando desde a Grécia antiga aos dias atuais.

Sua descoberta modificou desde a visão que se tinha do átomo até o modo de vida das pessoas. A energia elétrica, por exemplo, deve-se à descoberta desta partícula e à sua correta manipulação. Em vários ramos do conhecimento humano esta partícula está envolvida: no meio ambiente combate a poluição industrial, é a “peça principal” da eletrônica, aplicações médicas, etc.

O objetivo deste texto foi, apenas, o de nortear os caminhos acerca da busca e compreensão desta partícula de tamanha importância no processo do desenvolvimento histórico da Ciência, assim como na sua influência nas nossas vidas.

REFERÊNCIAS:
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1923/millikan-bio.html

ftp://ftp2.biblioteca.cbpf.br/pub/apub/2005/mo/mo_zip/mo00205.pdf

http://physics-animations.com/Physics/English/top_ref.htm

RESNICK, R.; HALLIDAY, D; WALKER, J. Fundamentos de Física. ED. 8. LTC

WESTPHALL, W. Tratado de Física. ADAPTADO A LA ENSEÑANZA EN UNIVERSIDADES Y ESCUELAS TÉCNICAS SUPERIORES. Ed. Labor. Barcelona, 1956

1 Prêmio Nobel de física em 1906 por suas pesquisas sobre condução de eletricidade através dos gases. Em 1908 é congratulado com o título de cavaleiro da coroa britânica. Passa a integrar o corpo docente do Trinity College em 1918. No laboratório de Henry Cavendish, exerceu intensa atividade científica e de magistério. Obra princila: Conduction of Electricity Through Gases - 1903; (Condução de eletricidade através dos gases), na qual reúne os resultados de suas pesquisas.

2 Alguns de seus livros: Ciência e Vida(1924); Evolução em Ciência e Religião (1927); Ciência e da Nova Civilização (1930); Tempo, matéria e Valores (1932). Pouco antes de sua morte, ele publicou Elétrons (+ e -), prótons, fótons, nêutrons, mesons e Raios Cósmicos (1947; outro rev. Ed. Do elétron, mencionado anteriormente), e sua Autobiografia(1950).