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Diálogos: ciencialist

Diálogo surgido na ciencialist em dezembro de 1999

A teoria do "porco espinho" e o diagrama de Takata

Estava eu visitando as páginas do mesquita sobre entropia e acabei dando uma fuçada lá naquela página sobre a coincidência entre um padrão geométrico e a distribuição dos elétrons...

Não devo ganhar o Nobel nem o Ignóbil já que não solucionei o problema proposto, mas bateu-me à mente o seguinte problema:

Dado um conjunto binário de números naturais (inteiros estritamente positivos), quais os arranjos possíveis para a representação de um outro número natural (i.e. a soma dos dois números do conjunto seja igual ao outro número)? Obviamente essa seqüência deve começar com o dois (não se pode representar o número 1 nessas condições):

2 - 1.1
3 - 2.1
4 - 2.2, 3.1
5 - 3.2, 4.1
6 - 3.3, 4.2, 5.1
7 - 4.3, 5.2, 6.1
8 - 4.4, 5.3, 6.2, 7.1
9 - 5.4, 6.3, 7.2, 8.1
etc...

(notem que são arranjos de forma que 2.1 e 1.2 são a mesma coisa)

Se substituirmos o segundo elemento (o número depois do ponto) da forma que se segue: 1 Þ s, 2 Þ p, 3 Þ d, 4 Þ f... teremos a distribuição eletrônica (só notando que não existiriam o valor 8.1 e os seguintes): 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p. Parece bem mais facil do que o diagrama de Pauling que decoramos no cursinho... É tao baba que alguém já deve ter pensado nisso (e não levarei o crédito com o "diagrama de takata" *decepcao*). A pergunta minha é: isso tem alguma conexão lógica?

[]s,

roberto takata
.

Roberto Mitsuo Takata escreveu:

Estava eu visitando as paginas do mesquita sobre entropia...

Ah! Eu percebi que alguém andou visitando o meu Web Site este mês. Então, foi você? :-)

...e acabei dando uma fuçada lá naquela página sobre a coincidência entre um padrão geométrico e a distribuição dos elétrons...
Não devo ganhar o Nobel nem o Ignóbil já que não solucionei o problema proposto,...

Nunca se sabe. Pelo menos, você já está no caminho. E como todos os caminhos levam a Estocolmo (ou seria a Roma?)...

...mas bateu-me à mente o seguinte problema:
Dado um conjunto binário de números naturais (inteiros...
...(notem que são arranjos de forma que 2.1 e 1.2 são a mesma coisa)...
...Parece bem mais facil que o diagrama de Pauling que decoramos no cursinho... É tao baba que alguém já deve ter pensado nisso (e não levarei o crédito com o "diagrama de takata" *decepcao*). A pergunta minha é: isso tem alguma conexão lógica?

Se é mais fácil, não sei, mas que aparenta ter mais conteúdo de lógica... Só não consegui ainda decifrar qual é a lógica que está por trás disso. De uma coisa esteja certo: cada elétron, no átomo, está ligado a um único próton e não ao campo elétrico resultante (não repita isso perto de um físico pois ele irá considerar heresia). Como você está raciocinando com conjuntos binários... Bom, aparentemente não tem nada a ver, mas sei lá! Eu acho que vale a pena investir no "diagrama de Takata". Ou você pira de vez ou descobre alguma coisa útil ou, até mesmo, inútil.

[ ]'s

Alberto
.

Alberto Mesquita Filho escreveu:

Se é mais fácil, não sei, mas que aparenta ter mais conteúdo de lógica... Só não consegui ainda decifrar qual é a lógica que está por trás disso. De uma coisa esteja certo: cada elétron, no átomo, está ligado a um único próton e não ao campo elétrico resultante (não repita isso perto de um físico pois ele irá considerar heresia). Como você está raciocinando com conjuntos binários... Bom, aparentemente não tem nada a ver, mas sei lá! Eu acho que vale a pena investir no "diagrama de Takata". Ou você pira de vez ou descobre alguma coisa útil ou, até mesmo, inútil.

Bem, o princípio é bastante simples: é binário por representar a camada e o orbital... A camada é o elemento maior, o orbital o menor... A facilidade do diagrama é que não exige que se saiba de antemão quais orbitais cada camada comporta - apenas que se lembre que de 8.1 (inclusive) em diante nao existe... Uma de tantas coisas que não saberia explicar é porque a distribuição eletrônica seguiria uma regra matemática de ordenação (como a sua regra geométrica)...

De qualquer forma (por ora) é só uma curiosidade e eu não tenho competência para desenvolver isso...

[]s,

roberto takata
.

Alberto Mesquita Filho escreveu

De uma coisa esteja certo: cada elétron, no átomo, está ligado a um único próton e não ao campo elétrico resultante (não repita isso perto de um físico pois ele irá considerar heresia).
[ ]'s Alberto

Desculpe a ignorância, mas essa afirmação pegou pesado. Alguém poderia me explicar isso com mais detalhes. No cálculo das forças sobre elétrons no átomo de hélio sempre vi a demonstração usando sobre cada um a resultante centrípeta = força elétrica, onde nessa, a carga do elétron é 'q' e a carga do núcleo é '2q'. Se a afirmação acima é correta, sobre esse elétron a força elétrica seria proporcional apenas a '2q' (e não a 3q) e disso deriva que o raio da órbita é o mesmo do elétron que circunda o átomo de hidrogênio. Por outro lado, o outro elétron do hélio, obedecendo as mesmas condições, também teria órbita igual à aquele do átomo de hidrogênio e... por extensão, todos os elementos terão os elétrons da camada K em idênticas condições.

[]'s

Léo
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Roberto Mitsuo Takata escreveu:

Uma de tantas coisas que não saberia explicar é porque a distribuição eletrônica seguiria uma regra matemática de ordenação (como a sua regra geométrica)...
De qualquer forma (por ora) é só uma curiosidade e eu não tenho competência para desenvolver isso...
[]s, roberto takata

 "O alinhamento vai explicar tantas coisas que qualquer coisa pode ser explicada"...

[]'s

Léo
.

Luiz Ferraz Netto escreveu:

Alberto Mesquita Filho escreveu

De uma coisa esteja certo: cada elétron, no átomo, está ligado a um único próton e não ao campo elétrico resultante (não repita isso perto de um físico pois ele irá considerar heresia).
[ ]'s Alberto

Desculpe a ignorância, mas essa afirmação pegou pesado.

Não diga que eu não avisei :-). Creio ter deixado implícita a advertência no trecho acima reproduzido.

Alguém poderia me explicar isso com mais detalhes.

Não vai ser fácil. Eliminar todos os dogmas e absurdos que digerimos no século XX não é tarefa para poucas palavras.

No cálculo das forças sobre elétrons no átomo de hélio sempre vi a demonstração usando sobre cada um a resultante centrípeta = força elétrica, onde nessa, a carga do elétron é 'q'...

A meu ver o absurdo começa por aí. O que é uma carga elétrica? O elétron é uma carga elétrica? "Dizer que o elétron é uma carga elétrica, posto que a carga elétrica é formada por elétrons é tão absurdo quanto dizer que o átomo tem o formato de um avião, posto que o avião é formado por átomos." Essa idéia de "elétron carga elétrica" deriva do tempo em que acreditava-se na existência de flúidos elétricos. O elétron é parte de uma carga elétrica. Inúmeros elétrons, dispostos convenientemente na superfície de um condutor, "originam" uma carga elétrica. Da mesma forma que inúmeros espinhos, dispostos na superfície de um porco-espinho, originam o formato sui-generis desse animal. Não obstante, cada espinho não é um porco-espinho em miniatura. O porco-espinho assume um formato de simetria aproximadamente esférica; o espinho tem simetria aproximadamente cilíndrica. A carga elétrica tem simetria esférica (originando um campo com simetria esférica); o elétron tem simetria cilíndrica, originando efeitos (dentre os quais incluo seu campo) relacionados a seu spin (e digo, "spin clássico", posto que spin quântico é mais um dentre os inúmeros absurdos acima referidos).

...e a carga do núcleo é '2q'.

Concordo que o núcleo (do He, no caso) possui dois prótons. Daí a dizer que sua carga é 2q, incorremos nos mesmos absurdos acima relatados. O próton, como o elétron, não é uma carga elétrica, e não gera um campo elétrico coulombiano. Isso não significa dizer que não gere campo algum. Tanto gera que, quando associado a uma infinidade de outros prótons, dispostos caprichosamente no espaço, pode participar da constituição de uma carga elétrica positiva. Em minha teoria eu descrevo um campo não coulombiano (a meu ver, o campo do elétron ou do próton) e que, integrado para uma superfície esférica, "torna-se" ou origina, um campo coulombiano. Por outro lado, integrado, convenientemente, num fio condutor, origina um campo magnético.

Se a afirmação acima é correta, sobre esse elétron a força elétrica seria proporcional apenas a '2q' (e não a 3q) e disso deriva que o raio da órbita é o mesmo do elétron que circunda o átomo de hidrogênio. Por outro lado, o outro elétron do hélio, obedecendo as mesmas condições, também teria órbita igual à aquele do átomo de hidrogênio e... por extensão, todos os elementos terão os elétrons da camada K em idênticas condições.

Quanticamente falando, não sei se poderia entrar em tantos detalhes. Pergunto: A física quântica já consegue descrever satisfatoriamente sistemas com mais do que dois elétrons? Bem, deixemos a quântica para os quânticos.

Parece-me que além de considerar elétrons e prótons como cargas elétricas, e/ou dotados de cargas elétricas, você também está aceitando o fato do núcleo ser uma estrutura extremamente elementar. Digamos que os prótons, ao entrarem na constituição dos núcleos, disponham-se de maneira tal que se influenciem entre si. Ora, um átomo com dois prótons poderá não ter nenhum dos prótons exatamente no mesmo estado do próton apresentado pelo átomo com apenas um; e o mesmo se diga para três, quatro, etc. Tome agora a frase que citei: "...cada elétron, no átomo, está ligado a um único próton...". Ora, se o elétron está ligado ao próton, alguma característica deste último deve se transferir ao primeiro. Mas, se os prótons, de átomos diferentes (ou mesmo aqueles contidos num mesmo átomo), são diferentes, não há como se esperar que, nas condições assinaladas, "todos os elementos tenham elétrons da camada K em idênticas condições".

[ ]'s e desculpe-me pelas heresias, mas você pediu.
Alberto
.

Li com cuidado toda a mensagem. E, do mesmo modo como já iniciei a mensagem anterior, desculpe a minha ignorância. Sobre essas teorias ai postas (num arcabouço ultracompacto), que passarei a chamar de 'teoria do porco-espinho', não tenho literatura alguma. Meus 2 livros de minha biblioteca não abarcam esse conhecimento. Mas, vou procurar outras fontes (não por duvidar, de imediato, de suas idéias) mas para poder inteirar-me do assunto para comentá-lo. De cara, algo salta de esdrúxulo, se isso for aplicado aos vestibulares, pelo menos 50 questões dos últimos 2 anos deverão ser invalidadas e os vestibulares atuais deverão ser anulados. Em todos, associa-se, para qualquer evento eletromagnético, ao elétron e ao próton, cargas elementares de mesmo valor absoluto.

Mas, deixemos isso em suspenso até posterior leitura sobre a teoria do porco-espinho. No momento, algo veio à cuca e vale a pena explorar: As forças gravitacionais e coulombianas têm em si certa paridade, ambas são centrais (e atrativas) e do tipo inversamente proporcional ao quadrado da distância. Daí faço uma extrapolação, seguindo a lógica do porco-espinho. Tomemos o caso de um sistema binário (estrelas duplas) e um de seus planetas (sem cutucar no problema dos 3 corpos!). Para estudar o movimento desse planeta (massa m) no campo gravitacional desses 2 sóis, devo considerar apenas a massa de um deles (M) ou a massa dos dois (2M). Será que posso usar a mesma idéia do porco-espinho para cada planeta desse sistema binário?

Isso tudo é uma beleza!

[]'s

Léo
.

Luiz Ferraz Netto escreveu:

Li com cuidado toda a mensagem.

Como sempre, por sinal. Suas observações são sempre bem vindas.

E, do mesmo modo como já iniciei a mensagem anterior, desculpe a minha ignorância.

Não apoiado.

Sobre essas teorias ai postas (num arcabouço ultracompacto), que passarei a chamar de 'teoria do porco-espinho' não tenho literatura alguma.

O termo "porco-espinho" e elétron "espinho" eu utilizei pela primeira vez no "duelo" que travei com o Fábio Chalub, no "uol.ciencia", em 1998.

Meus 2 livros de minha biblioteca não abarcam esse conhecimento. Mas, vou procurar outras fontes (não por duvidar, de imediato, de suas idéias) para poder inteirar-me do assunto para comentá-lo.

Quanto à "teoria do porco-espinho" creio que você não encontrará nada na literatura, nem mesmo na Internet-literatura, a menos que vá ao meu Web (A equação do elétron e o eletromagnetismo). Boas coleções (citações e links) de teorias alternativas você poderá encontrar em .http://www.weburbia.demon.co.uk/pg/particle.htm [atualmente, 2001, está desativado. Algo semelhante poderá ser encontrado hoje no Borderlands os Science. NAW] ou, ainda, em http://www.tanelorn.demon.co.uk/Physics/pots.html . As coleções são tão boas que até a "teoria do porco-espinho" (não com esse apelido) chega a ser citada :-)

De cara, algo salta de esdrúxulo, se isso for aplicado aos vestibulares, pelo menos 50 questões dos últimos 2 anos deverão ser invalidadas e os vestibulares atuais deverão ser anulados.

Concordo plenamente contigo. E como sei que você trabalha com vestibulandos, dou-te o maior apoio. A esse respeito, vou repetir um trecho de um romance que publiquei, em 1991 (Chamberland e o Paraíso Perdido), a respeito da história de um estudante de cursinho. Um dos personagens, após recusar o ingresso de um aluno (o personagem principal) em um curso avulso que iria ministrar, pensava:

"Será que não estou sendo muito exigente, pensei. Não! Não posso fazer isso. Não será a última vez que dou esse curso. O garoto cresce, entra na Faculdade e aí poderá assistir a quantos cursos quiser.

Doía-me tomar essa atitude. Mas... se o ensino no Brasil está uma merda, o que posso fazer? A escola ensina pra molecada que a luz é ondulatória e obriga-os a aceitarem essa "verdade". Daí eu mostro para um moleque desses que a luz pode ser corpuscular. O guri gosta, se convence, diz que o seu professor não está com nada e começa a se utilizar de um instinto abolido pela escola moderna: a imaginação. Mas aí depara-se com o vestibular. E os melhores vestibulares do Brasil têm a mesma bitola que a escola moderna. E o garoto vai pro pau. E o culpado sou eu.

É, não é fácil ser educador neste país, pensei."

Daí faço uma extrapolação, seguindo a lógica do porco-espinho. Tomemos o caso de um sistema binário (estrelas duplas) e um de seus planetas (sem cutucar no problema dos 3 corpos!). Para estudar o movimento desse planeta (massa m) no campo gravitacional desses 2 sóis, devo considerar apenas a massa de um deles (M) ou a massa dos dois (2M). Será que posso usar a mesma idéia do porco-espinho para cada planeta desse sistema binário?

Em qualquer caso, o fundamental é considerar o Princípio da Superposição. Trabalhando com as partes ou trabalhando com o todo, o efeito resultante deve ser o mesmo. Pela lógica do "porco-espinho", o que eu digo é que o elétron não emite um campo coulombiano. Porém o elétron emite um campo (seguindo o link, vide eq. 4.4) e esse campo, quando integrado por todo o condutor do qual faz parte (ou seja, somando-se o campo de todos os elétrons aí presentes), resulta num campo coulombiano (eq. 4.11 para R > r). Ao estudar o efeito desses campos sobre uma outra carga elétrica (eq. 4.19), tanto faz somar todos os efeitos individuais (eq. 4.14) como calcular o efeito do campo resultante (eq. 4.19).

O que normalmente não dá certo é quando se tenta calcular o efeito de um campo da teoria de Maxwell sobre um único elétron pois, como já afirmei em mensagem anterior, o elétron não é uma carga elétrica. Nessas condições, com raríssimas exceções (campos elétricos uniformes das experiências de Millikan e de Thomsom), a teoria de Maxwell dá "crepe", e o "remendo" utilizado é a teoria quântica, com todos os seus absurdos.

O que eu digo é o seguinte: a teoria de Maxwell foi construída para funcionar no universo macroscópico. Maxwell sabia perfeitamente disso e, na sua época, os agentes de seus campos eram fluidos, os fluidos elétricos. Logo, a teoria de Maxwell é uma eletrodinâmica de fluidos. Por exemplo, tente aplicar a mecânica dos fluidos para moléculas de água. Será que vai funcionar? Certamente não. A mecânica dos fluidos é uma teoria belíssima que encaixa-se como uma luva única exclusivamente para fluidos, jamais para as partículas elementares constituintes desses fluidos. Com a teoria de Maxwell dá-se o mesmo. A teoria quântica é uma enganação, onde tentou-se corrigir efeitos de uma coisa que não dá certo não porque esteja errada, mas porque foi supervalorizada; porque esperou-se que funcionasse em condições em que, sabidamente, não iria funcionar. A teoria de Maxwell é perfeita única e exclusivamente dentro das restrições propostas por Maxwell, qual seja, no macrocosmo. A teoria quântica é perfeita única e exclusivamente na cabeça dos físicos quânticos.

Isso tudo é uma beleza!

Assino embaixo. Só não concordo com a sua "ignorância". Enfim, a humildade não ocupa lugar no espaço.

[ ]'s

Alberto
,

Alberto Mesquita Filho, citando seu romance, escreveu:

"Mas... se o ensino no Brasil está uma merda, o que posso fazer?
...E os melhores vestibulares do Brasil têm a mesma bitola que a escola moderna.
...É, não é fácil ser educador neste país, pensei."

Ninguém me tira da cabeça que o primeiro furo no barco da Educação foi feito pelo 'digno' Isaias Raw, ao introduzir nos vestibulares (CESCEA, CESCEM etc.) a técnica 'maravilhosa' das "cruzinhas". Trocou nossa escola, a Francesa, até então, pela Americana. O ITA apresentava tradicionalmente 10 questões (no ano que prestei vestibular para o ITA, a questão de termologia tinha um palmo de extensão ... passei, no mesmo ano fiz exames na USP --- exame oral também, e o Mestre Giorgio Moscatti fazia parte da banca --- passei!), hoje também é na base das cruzinhas. Quando eu coloco uma questão para pensar nos livros e cadernos da Rede Objetivo, vichiii, os professores de 600 unidades chiam prá valer.

"Nessas condições, com raríssimas exceções (campos elétricos uniformes das experiências de Millikan e de Thomsom), a teoria de Maxwell dá "crepe", e o "remendo" utilizado é a teoria quântica com todos os seus absurdos."

Então nem a experiência de Millikan faz exceção pois, cada gotícula em suspensão entre as placas paralelas apresenta suas n cargas elementares (dai a conclusão de Millikan ... toda carga é múltiplo inteiro de uma porção elementar ... a carga é quantificada ... Q = n.q) e nunca um único elétron (ou próton).

"Por exemplo, tente aplicar a mecânica dos fluidos para moléculas de água. Será que vai funcionar? Certamente não. A mecânica dos fluidos é uma teoria belíssima que encaixa-se como uma luva única exclusivamente para fluidos, jamais para as partículas elementares constituintes desses fluidos."

Obviamente não. A introdução à Mecânica dos Fluidos NÃO define a densidade como função de ponto e, em decorrência, o fluido é 'algo' contínuo. Para essa teoria não cabem os conceitos de partículas ou moléculas. Os irmãos Bernoulli deitaram e rolaram com a continuidade desse fluido. Foi um exemplo bem escolhido por vc.

Isso tudo é uma beleza!

Assino embaixo. Só não concordo com a sua "ignorância". Enfim, a humildade não ocupa lugar no espaço.

Isso me preocupa. Se um dia o espaço for definido como função de ponto, a humildade não será encontrada em lugar algum. A humildade jamais será 'objeto' de estudo.

Farei, sem dúvida, uma leitura em seu site. Na hipótese de que eu entenda as idéias lá expostas, e dado o praticismo das coisas, não poderei nem de longe querer aplicar isso ao ensino médio, pre-universitário e universitários do ciclo básico. Para o MEC, exames são feitos baseados no amigo Newton ... e toda idéia em contrário, para eles, não tem fundamento ... para mim sim!

Continue nos brindando com seu saber.

[]'s

Léo
.

Olá gentes, olá Roberto,

Muito legal esse algoritmo da distribuição de camadas (Não conferi com o que aprendemos no ginásio mas, como ninguém falou nada, suponho que esteja correto). Chutaria que se relaciona com os níveis quantizados de energia, e sua distribuição também quantizada (Poderia ser outra grandeza, como momento) Afinal, quantização e números inteiros ou naturais têm tudo a ver. Se for possível justificar o fato do maior número estar em correspondência com a camada, é razoavelmente direto.

Boa sorte com ele.

[]'s

Ego

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