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Gli elettroni e il modello atomico di Thomson

Alla fine dell'Ottocento la maggior parte dei fisici pensava che la materia fosse formata da corpuscoli, detti atomi, di grandezza molto piccola. In seguito gli studi elettrici dimostrarono che nella materia erano presenti anche cariche elettriche di due tipi; in particolare grazie agli studi di Thomson sui raggi catodici, si era messo in chiara evidenza che esistono delle particelle molto leggere, puntiformi e dotate di carica negativa. Queste piccole particelle furono chiamate elettroni.

Dal momento che la materia è globalmente neutra, ogni atomo doveva anche contenere delle cariche positive in modo da annullare le cariche negative degli elettroni presenti. Visto che gli elettroni sono molto leggeri, lo scienziato propose un modello atomico in cui immaginava che la carica positiva fosse distribuita in modo uniforme, occupando tutto il volume dell'atomo, mentre quella negativa era concentrata in corpuscoli.

In definitiva, l'atomo è costituito da una sfera di carica positiva in cui sono disseminati gli elettroni, proprio come l'uvetta di un panettone ecco perché il modello atomico di Thomson è spesso chiamato "modello a panettone".


L'esperimento di Millikan

Sappiamo che la carica di un elettrone è pari a

[math]-1,6022* 10^(-19)[/math]
, questo risultato sperimentale fu ottenuto negli anni tra il 1907 e il 1911 da Robert Millikan.

Lo scienziato si servì di un nebulizzatore, collegato a due recipienti comunicanti attraverso un piccolo forellino, un microscopio e un generatore di tensione. Appena viene acceso il generatore possono verificarsi tre fenomeni:

1) se la goccia e scarica, non osserviamo alcuna variazione nel suo comportamento;

2 se la goccia è carica negativamente, la vedremo accelerare verso il basso, perché la forza elettrica che si genera ha lo stesso verso della forza-peso della goccia;

3 se la goccia è carica positivamente, la vediamo rallentare o addirittura invertire il proprio moto. In questo caso, infatti, la forza elettrica è rivolta verso l'alto, nel verso opposto della forza-peso.

Dopo aver misurato molte cariche, lo scienziato osservò che i valori della carica non erano casuali, ma erano tutti multipli di una carica fondamentale che, alla luce dei modelli atomici, poteva essere solo la carica dell'elettrone. Infatti lelettrone è l'unica particella di un atomo che si può spostare con una certa facilità da una parte all'altra, e a seconda che essa sia in eccesso o in difetto si determina la carica positiva o negativa di un corpo.

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