J.J Thomson inicialmente chamou os raios produzidos em sua aparelhagem de “raios canais”. Os raios canais sofrem desvios ao passar entre os polos de um ímã e depois atingem a tela de fósforo. A razão (em que é a carga e a massa) das partículas que compõem os raios canais é . O catodo e o anodo do aparelho são feitos de lítio e o tubo contém hélio. Use a informação abaixo para identificar as partículas (e suas cargas) que formam os raios canais. Explique seu raciocínio.
Passo 1
Fala aí! Olha só, esse exercício quer que a gente desenvolva um araciocínio para identificar as partículas, entre o Lítio e o Hélio, que vão formar os raios canais, certinho?
Bom, vamos começar lembrando alguns conceitos importantes pra gente resolver o problema. O primeiro é que que os raios canais são aqueles que possuem carga líquida positiva! Ou seja, eles apresentam excesso de prótons em relação a elétrons, beleza?
O segundo é sobre o cálculo de massa atômica... Não podemos esquecer que no cálculo da massa atômica só entram os prótons e os nêutrons, hein?! Nada de elétrons!
Beleza! Isso quer dizer então, que o hidrogênio tem um próton, um elétron e nenhum nêutron.
A massa que vamos trabalhar aqui é a de um próton. Então ao invés de dizer que a massa do hidrogênio é 1,67.10-27 kg, a gente diz que a massa é 1 u. Ou seja, só tem uma unidade atômica... Tranquilo? É esse raciocínio que vamos seguir para identificar as partículas!
Passo 2
Agora vamos fazer uma regra de 3 com os dados que foram fornecidos pra gente, ok? Olha só:
Fazendo a multiplicação cruzada, vamos ter:
Logo:
Ok! Achamos isso aí, mas o que isso significa?
Bom, esse resultado nos mostra que a cada unidade de massa atômica, temos .
E como vimos no passo 1, que os raios canais tem carga positiva, essa carga aí se refere aos prótons, certo? E o enunciado deu pra gente o valor da carga de um próton, partiu descobrir o número de prótons dessa quantidade de carga que nós achamos, usando outra vez regra de três!
Opa! Então quer dizer que para cada unidade de massa atômica, temos prótons em excesso em relação aos elétrons, show?
Passo 3
Bom, nossa conclusão até aqui foi que, se:
Então, temos que:
Beleza? Ou seja, as partículas que formam os raios canais possuem um próton em excesso a cada 4 u.
Observando os candidatos ao cargo de partícula dos raios canais, pelo enunciado, temos lítio e hélio.
Como precisamos de espécies positivas, vamos analisar os cátions de cada um deles:
3Li+: tem 3 prótons, 4 neutrons e uma carga positiva.
2He+: tem 2 prótons, 2 elétrons e uma carga positiva.
Opa, achamos um forte candidato! Olha só, calculando a massa atômica de cada um, temos:
Então para o Lítio, temos 7 unidades de massa atômica para uma carga positiva (próton), enquanto que para o Hélio nós temos 4 unidades de massa atômica para um próton... Olha o cara aí! A gente não tava procurando exatamente quem tenha um próton em excesso para ? Achamos ele!