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Aula 17 — O experimento de Rutherford e o núcleo atômico

50 min

Objetivo geral

Compreender o experimento de Rutherford e a descoberta do núcleo atômico.

Objetivos específicos

  • Descrever o experimento de bombardeamento de partículas alfa contra uma lâmina de ouro.
  • Interpretar os resultados inesperados do experimento (a maioria das partículas atravessa, algumas desviam, pouquíssimas ricocheteiam).
  • Descrever o modelo atômico de Rutherford: núcleo pequeno, denso e positivo, com elétrons ao redor, em grande espaço vazio.

Conhecimentos prévios

  • O modelo de Thomson e a descoberta do elétron (Módulo 1, Aula 2).

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_QuiAula17_Apresentacao.pptx.
  • Um esquema do experimento da lâmina de ouro, com as trajetórias das partículas alfa, para leitura guiada.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

Perguntar: se o modelo de Thomson estivesse correto (carga positiva espalhada por todo o átomo), o que se esperaria ao atirar partículas positivas contra um átomo?

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Mostrar o resultado real do experimento de Rutherford: a maioria das partículas alfa atravessa a lâmina de ouro sem desviar, mas pouquíssimas ricocheteiam quase de volta, e perguntar: esse resultado é compatível com o modelo de Thomson? Obstáculo a nomear: esperar que o resultado do experimento confirmasse o modelo de Thomson, sem perceber que o padrão observado (poucas partículas desviadas fortemente) só faz sentido se a carga positiva estiver concentrada em um ponto pequeno.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Ernest Rutherford bombardeou uma fina lâmina de ouro com partículas alfa (de carga positiva) e observou um padrão inesperado: a grande maioria das partículas atravessava a lâmina sem sofrer desvio, algumas sofriam pequenos desvios, e uma pequena fração ricocheteava quase de volta na direção de origem. Esse resultado só poderia ser explicado se a carga positiva do átomo estivesse concentrada em um ponto muito pequeno e denso — o núcleo —, com o restante do átomo sendo, em sua maior parte, espaço vazio, onde os elétrons orbitariam ao redor do núcleo. O modelo de Rutherford descreve, assim, o átomo como um núcleo pequeno, denso e positivo, cercado por elétrons em grande espaço vazio ao seu redor.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — zona de desenvolvimento proximal

Analisar coletivamente o esquema do experimento, relacionando cada padrão observado (atravessar, desviar pouco, ricochetear) à estrutura proposta por Rutherford.

Exercícios de Fixação

7 min · Prática independente

Exercícios de interpretação: explicar por que cada padrão de trajetória observado no experimento de Rutherford sustenta a existência de um núcleo pequeno e denso.

Síntese e Fechamento

3 min · Consolidação

O experimento de Rutherford é um exemplo clássico de como um resultado inesperado obriga a revisão completa de um modelo científico.

Avaliação formativa

Verificar se os alunos conseguem explicar por que o padrão observado no experimento da lâmina de ouro exige um núcleo pequeno e denso.

Lista de exercícios

1. Por que a maioria das partículas alfa atravessava a lâmina de ouro sem desviar, no experimento de Rutherford?

Gabarito: Porque a maior parte do átomo é espaço vazio; as partículas alfa passavam por essas regiões sem encontrar nada que as desviasse significativamente.

2. O que explica o pequeno número de partículas que ricocheteavam quase de volta?

Gabarito: Essas poucas partículas colidiam diretamente com o núcleo, pequeno e denso, de carga positiva concentrada, sendo fortemente repelidas por ele.

3. Como o modelo de Rutherford descreve a estrutura geral do átomo?

Gabarito: Um núcleo pequeno, denso e de carga positiva, cercado por elétrons que orbitam ao seu redor em um grande espaço vazio.

Observações e extensão

Prepara diretamente o modelo de Bohr, que detalhará como os elétrons se organizam ao redor do núcleo.