Partículas subatômicas

Principais partículas subatômicas

O que são partículas subatômicas?

As Partículas subatômicas Eles são menores que o átomo e são encontrados na natureza, quase todos fazendo parte dele. Sabemos bem o principal e mais estável, que são o elétron, o próton e o nêutron.

Toda a matéria é composta por essas partículas, embora existam outras, embora por muito tempo sua existência tenha sido ignorada. Os primeiros modelos atômicos, datados de alguns séculos antes de Cristo, assumiram que os átomos eram indivisíveis, algo como mármores que, quando combinados de uma certa maneira, deram origem aos diferentes elementos.

Quando foi aprendido que não era assim, graças às descobertas do elétron no século XIX e ao núcleo atômico no início do século XX, os cientistas se perguntaram se essas partículas tinham uma estrutura interna.

Aconteceu que, tanto o próton quanto o nêutron são partículas compostas por outras menores, que não têm estrutura interna: elas são as partículas elementares.

É por isso que as partículas subatômicas são divididas em:

• Partículas compostas.
• Partículas elementares.

Partículas elementares são quarks, glúons e leptonos. Quarks e glúons compõem prótons e nêutrons, enquanto o elétron, uma partícula elementar, é um lepton.

Descoberta de partículas subatômicas

As descobertas das partículas subatômicas começaram a partir do século XIX e a primeira a ser encontrada foi o elétron.

Em 1890, os físicos estavam muito ocupados estudando radiação e transmissão de ondas eletromagnéticas. J. J. Thomson era um deles e conduziu numerosos experimentos com um tubo para o qual o ar foi extraído e colocado em alguns eletrodos.

J. J. Thomson

Quando uma tensão foi aplicada, os raios misteriosos foram produzidos, chamados Raios Catódicos, cuja natureza era desconhecida, até J. J. Thomson (1856-1940) descobriu que eles consistiam em partículas carregadas negativamente.

Thomson obteve o quociente entre a carga e a massa dessas partículas: 1.76 x 10⁸ C/G, onde C significa coulomb, A unidade de carga elétrica no sistema internacional de unidades e g é grama.

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E ele encontrou duas coisas muito importantes, a primeira que a massa das partículas era extremamente pequena e, segundo, que esse valor era o mesmo para todos, independentemente do que os eletrodos foram feitos.

O valor da carga foi encontrado logo depois, no início dos anos 1900, pelo físico americano Robert Millikan (1868-1953) e seus colaboradores, graças ao experimento de a queda de óleo.

O núcleo atômico: prótons e nêutrons

Retrato de Henri Becquerel

No final do século XIX, Henri Becquerel (1852-1908) havia descoberto o fenômeno da radioatividade natural, que intrigava outros físicos como os cônjuges Marie e Pierre Curie, assim como o neozigoso Ernest Rutherford.

Este último encontrou três tipos diferentes de radiação de amostras de urânio, um elemento radioativo bem conhecido. Ele os nomeou com as três primeiras letras do alfabeto grego: α, β e γ.

Experiências de dispersão de Rutherford

O jovem Ernest Rutherford

Usando as partículas α, muito enérgico e carregado positivamente, Rutherford Bombard.

Mas, curiosamente, uma pequena fração de partículas foi desviada e alguns até saltaram na direção oposta. O último foi inimaginável, porque, como Rutherford disse, foi como atirar com um rifle um lenço fino e vendo que as balas retornam.

A razão pela qual as partículas α se desviam é que, dentro da folha, há algo que as repele e, portanto, deve ser carregado positivamente. Este é o núcleo atômico, pequeno em tamanho, mas que contém quase toda a massa do átomo.

A descoberta de nêutrons

James Chadwick

O nêutron demorou um pouco mais para ser encontrado e foi devido ao físico inglês James Chadwick (1891-1974), estudante de Rutherford. O próprio Rutherford havia proposto a existência de uma partícula sem carga no núcleo, para explicar por que isso não está desintegrado por causa da repulsão eletrostática.

Experimentos de Chadwick revelaram em 1932 a existência de uma massa de massa muito semelhante à do próton, mas sem carga. É por isso que eles a chamavam de nêutron e, ao lado do próton, eles são os componentes essenciais do núcleo atômico.

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As principais partículas subatômicas

Em geral, as partículas subatômicas são caracterizadas por ter:

• Massa.
• Carga elétrica.
• Rodar.

A rotação é uma qualidade análoga à rotação no eixo, mas de natureza totalmente quântica. E por outro lado, existem partículas com carga e massa 0, como fóton.

Elétron

O elétron é uma partícula subatômica estável, carregada negativamente e pertencente ao grupo de Leptones, sendo o único com a menor massa. É uma parte essencial do átomo, no entanto, ele pode existir isolado disso, na forma de elétrons livres.

De fato, é a menor carga elétrica que pode ser encontrada na natureza, então qualquer outro é o múltiplo do elétron, de acordo com o princípio da quantização da carga.

Suas principais características são:

• Missa: 9.1 x 10^-31 kg
• Carga: e = -1.6 x 10^-19 C
• Spin: ± ½
• Antipartícula: Positron.

O elétron é responsável pela formação de ligações químicas, bem como na condução elétrica e térmica. E graças à mecânica quântica, sabemos que o elétron tem um comportamento duplo: onda e partícula ao mesmo tempo.

Proton

É uma partícula carregada eletricamente, cuja carga é a mesma em magnitude que a do elétron, mas do sinal oposto.

O próton não é uma partícula elementar como o elétron, mas é composto por três quarks unidos por Glunes E é muito mais massivo que o elétron.

Ao contrário disso, o próton está confinado ao núcleo atômico, e sua quantidade determina qual elemento é, assim como suas propriedades.

• Missa: 1.672 x 10^-27 kg
• Carga: e = +1.6 x 10^-19 C
• Spin: ½
• Antipartícula: Antiproton.

Nêutron

O nêutron ao lado do próton forma o núcleo atômico e também consiste em três quarks: dois do tipo Abaixo e um do tipo ACIMA.

• Missa: 1.675 x 10^-27 kg
• Sem carga líquida.
• Spin: ½.

É uma partícula estável dentro do núcleo atômico, mas como uma partícula livre, ela diminui com meia -vida de cerca de 10.Aproximadamente 3 minutos. Sua massa é pouco maior que a do próton e, como dissemos, falta carga líquida.

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O número de nêutrons de um átomo é importante, porque, embora não determine a natureza do elemento, como o próton, ele determina a classe isótopo.

Os isótopos de um elemento são variantes do mesmo e seu comportamento pode ser bem diferente um do outro. Existem estáveis ​​e instáveis, por exemplo, hidrogênio tem como isótopos o deutério e trítio.

Bombardear átomos de nêutrons de certos compostos de urânio e plutônio. A reação em cadeia nuclear que ocorre é capaz de emitir uma grande quantidade de energia.

Quarks

Eles são os constituintes de prótons e nêutrons. Até agora, 6 tipos de quarks foram encontrados, mas nenhum como partícula livre, mas associado para formar outras partículas compostas.

A evidência de sua existência foi obtida através de experimentos realizados desde os anos 60, com o acelerador linear de Stanford e depois no CERN.

• Carga: +2/3e, -1/3e
• Spin: ½
• Antipartícula: Antiquark.

Outras partículas

Desde 1930, as descobertas de novas partículas se seguiram, muitas previstas pela teoria. O modelo de partícula padrão contempla a existência de 17 tipos de partículas fundamentais, entre quarks, leptones, bósons e o bóson de Higgs.

Eles também têm suas respectivas antipartículas, que quando a interação são aniquiladas, gerando novas partículas. Aqui estão alguns deles:

-Positron, idêntico ao elétron, mas com carga positiva.

-Neutrino, sem carga.

-méson.

-Bosanes, que são os portadores das interações fundamentais, exceto a gravidade.

-O bóson de Higgs, responsável pela massa.

-Gravitón, é uma partícula proposta para explicar a gravidade, mas ainda não há evidências de que exista.

Referências

1. Chang, R. 2013. Química. 11VA. Edição. Mc Graw Hill Education.
2. Cobian, J. O modelo de partícula padrão. Recuperado de: sne.é.
3. Fernández de Sala, P. Partículas elementares, partículas compostas e partículas virtuais. Recuperado de: ific.UV.é.
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