Na sequência do nosso modelo 3d para o átomo de Dalton, publicado aqui, vamos hoje mostrar um modelo criado para o átomo proposto por J.J. Thomson. Como no caso do modelo do átomo de Dalton, este foi criado usando a impressão 3D para uso em sala de aula.
Prepare o modelo
Preparamos o modelo 3D do átomo de Thomson usando o programa online gratuito TinkerCAD. No TinkerCAD podemos pegar formas primitivas como esferas, cubos e cilindros e modificar suas dimensões e combinar diferentes objetos para finalmente obter um modelo 3D. Este modelo 3D pode ser exportado e utilizado na impressão 3D.
Criamos modelos para átomos com 1, 2 e 3 elétrons (esferas azuis com um sinal de menos), que estão inseridos em semiesferas vermelhas com um sinal indicando a carga positiva. Fizemos também um modelo para um átomo com 6 elétrons, sendo que 4 estão em um plano no meio da esfera e outros dois estão acima e abaixo deste plano. Apenas o elétron acima do plano é mostrado em uma peça separada, que representa 1 quarto da esfera. Esta peça superior é encaixada na base inferior e as duas peças recebem pequenos ímãs que as conectam.
Preparamos a base do modelo no mesmo tamanho da base usada no modelo de Dalton. Como no modelo de Dalton, criamos pinos para fixar mais facilmente as esferas do modelo. As esferas contem furos ligeiramente maiores que os pinos colocados na base.
O modelo foi impresso usando filamento de PLA. As peças que representam os átomos foram impressas usando um acessório que permite a impressão em mais de uma cor (azul e vermelho, no caso).
Use o modelo na sua aula
Uma proposta para a utilização deste modelo é como parte de uma rotação de estações sobre os modelos atômicos. O objetivo da rotação é fazer uma revisão a respeito de todos os modelos atômicos normalmente discutidos em uma abordagem histórica. Os alunos são distribuídos em diversos grupos e rodam por diversas estações nas quais eles irão ter contato com modelos 3D relativos a cada modelo atômico.
Nas estações, os alunos devem identificar o modelo exposto e responder perguntas sobre ele. Assim, escolhemos não colocar nenhuma identificação no modelo 3D, de modo que os alunos possam conectar a representação ao modelo que estudaram.
O que acontece
Muitos livros didáticos trazem o modelo de Thomson em ua abordagem histórica da evolução dos modelos atômicos. Em geral, os livros chamam a atenção para o apelido dado para o modelo, de “pudim de passas”. Para trazer a sobremesa inglesa (“plum pudding”) para algo mais conhecido no Brasil, outras analogias são usadas para os elétrons incrustrados na massa positiva, como as frutas em um panetone ou as sementes em uma melancia. Thomson e seus colegas nunca se referiram ao modelo desta forma.
As ilustrações nos livros geralmente acabam passando essa ideia de que os elétrons estariam distribuídos de maneira aleatória dentro do átomo e muitas vezes aparecem como ficando na sua superfície externa. Com isso, não se fala a respeito de como Thomson via os elétrons no seu modelo. Thomson sabia que haviam elétrons nos átomos e que eles podiam ser arrancados nos tubos de raios catódicos. E sabia que uma carga positiva, sobre a qual ele não tinha evidências, deveria contrabalançar a carga negativa dos elétrons.
Apesar de não ter como investigar as posições dos elétrons no átomo, Thomson acreditava que eles deveriam se distribuir no interior do átomo de modo a minimizar as repulsões entre eles. Assim, Thomson fez diversos experimentos em que colocava pequenos ímãs flutuando em uma bacia com água. Ele colocou os ímãs com seus polos orientados de forma que eles repelissem os outros ímãs na bacia. À medida que ele colocava mais e mais ímãs, ele foi anotando quais eram as configurações mais estáveis.
As ilustrações abaixo mostram como Thomson enxergava a distribuição dos elétrons nos átomos. Thomson não tinha como saber quantos elétrons havia em um átomo, mas ele fez propostas sobre como eles estariam distribuídos no átomo. Levamos isso em conta ao criar nosso modelo 3D do átomo de Thomson.
Finalmentes
Gostou do modelo? Você usaria um modelo assim na sua aula? Deixe um comentário abaixo e compartilhe este artigo com seus colegas.
