Concetti Chiave
- La scoperta della radioattività ha rivelato che sali di uranio e radio emettono diversi tipi di raggi: alfa, beta e gamma.
- Il modello atomico di Rutherford descrive l'atomo come composto da una nube elettronica negativa attorno a un nucleo positivo.
- Gli isotopi sono varianti di uno stesso elemento, che differiscono nel numero di neutroni e influenzano la massa atomica e le proprietà fisiche.
- Il decadimento radioattivo coinvolge la liberazione di particelle da nuclei instabili, con variazioni nel numero atomico e massa durante il processo.
- Reazioni nucleari possono avvenire tramite fissione o fusione, liberando enormi quantità di energia e potenzialmente dando luogo a reazioni a catena.
viene scoperta la radioattività: sali di uranio e radio emettono raggi differenti
si classificano i raggi
- alfa, atomi di elio privati di elettroni (carica -, massa atomo di H);
- beta, elettroni molto veloci (carica +);
- gamma, radiazioni elettromagnetiche superiori ai raggi x.
Indice
Esperimenti con i raggi alfa
Scoprono che i raggi alfa passano attraverso sottili lamine di metallo.
Vengono indirizzati i raggi alfa su una lamina d’oro e delle lastre fotografiche rilevano le direzioni delle particelle.
Si aspettano che tutte le particelle passano attraverso la lamina senza deviazioni, tranne alcune piccolissime e rare.
Invece scoprono che molte passano, alcune sono deviate e alcune addirittura rimbalzano e tornano indietro.
Modello atomico di Rutherford
Modello atomico planetario di Rutherford: atomo è formato da una nube elettronica negativa e da un nucleo positivo.
Cationi (+) -> catodo (-)
Azioni (-) -> anodo (+)
Elettrone, Protone scoperti da Thomson.
Neutrone scoperto molto più tardi perché il neurone non ha carica.
Massa e carica degli atomi
Elettroni trascurabili nella massa di un atomo, sarebbero importanti se fossero almeno 1836 in un atomo, ma l'atomo più grande in natura ne ha solo 96.
Usiamo massa e carica relativa perché i valori sono piccolissimi.
La massa dell'atomo è data dalla massa dei protoni e dei neutroni.
Per ogni nucleo di atomo possiamo stabilire quante particelle di elettroni e protoni hanno. Il numero di protoni è chiamato numero atomico ( Z ). Se l'atomo è neutro, questo numero è uguale a quello degli elettroni. Questo dà le caratteristiche all'atomo.
Isotopi e massa atomica
Isotopi: varianti dello stesso elemento.
Atomo di C ha atomi con diversi numeri di neutroni. Si fa una media di tutte le masse degli atomi, per questo c'è la virgola.
H ha solo 1 protone e 0 neutroni, oppure 1 protone e 1 neutrone, o 1 protone e 2 neutroni. Alcuni atomi però hanno un neutrone, quindi la massa atomica aumenta. Esistono quindi tanti isotopi.
Spettrometro di massa, strumento che determina le masse atomiche.
Per calcolare massa atomica media: moltiplica massa di un isotopo per la sua percentuale e divido per 100.
Il numero atomico si scrive in basso a sinistra. numero di massa (A) in alto a sinistra.
A = numero protoni + numero elettroni.
Z =numero protoni = numero elettroni.
Neutroni = A-Z.
In base agli isotopi cambia densità e temperatura di fusione ed ebollizione (es.acqua e acqua pesante). Anche se la differenza di massa è piccolissima gli effetti si notano.
Neutroni danno stabilità. In alcune situazioni non c'è stabilità, quindi il nucleo si rompe. In questo caso avvengono reazioni nucleari. Alcune parti di massa diventano energia (E= mc²). Atomi di un elemento possono diventare di un altro elemento. Quando i protoni sono troppi, >83, non bastano più i neutroni e prima o poi l' atomo si rompe.
Decadimento radioattivo
Decadimento radioattivo: nucleo instabile si libera di particelle.
La Radioattività è il processo di emissione di radiazioni.
Alfa fermato da foglio di carta, beta da foglio di alluminio, gamma da blocco di piombo.
Tolgo 4 al numero di massa (A) e 2 al numero atomico (Z). Utilizzando tavola periodica l'elemento che si ottiene è spostato di due posti rispetto a quello di partenza.
Escono particelle che hanno stessa carica e stessa massa degli elettroni. Vengono emessi dal neutrone. Neutrone si trasforma in protone.
Il numero di massa rimane lo stesso ma il numero atomico aumenta di 1.
Se ci sono troppi protoni, emissione di elettroni negativi o cattura elettroni. In questo modo diventa neutro.
Numero di massa rimane uguale ma numero atomico diminuisce di 1.
Tutti i nucIidi radioattivi sono chiamati radionuclidi. In base al tipo di nuclide si può calcolare il tempo di dimezzamento. Alcuni ci mettono anni, altri giorni, minuti o secondi.
In ambiente naturale il carbonio continua a decadere ma viene sostituito (ciclo del carbonio). Carbonio - 14 entra nei tessuti degli organismi viventi in % costante e smette di essere assimilato quando l' organismo muore. Si può risalire alla morte dell'organismo.
Reazioni nucleari
Mando un neutrone in un nucleo.
Se è un nucleo pesante si divide in due nuclei più piccoli con massa simile. Da questa divisione partono dei neutroni che vanno a colpire altri nuclei. Si crea reazione a catena. Libera molta più energia di una reazione chimica.
Nei reattori mettono delle barre di controllo tra le barre di uranio per evitare che l'effetto si amplifica troppo.
Due nuclei leggeri si fondono e ne creano uno più pesante. Succede solo se si scontrano tanto forte da rimanere insieme ed è difficilissimo riprodurre questa potenza. (ci stanno provando alla ricerca di energia del futuro)
Domande da interrogazione
- Quali sono i principali tipi di raggi emessi dalla radioattività?
- Cosa ha rivelato l'esperimento di Rutherford con i raggi alfa?
- Come si definisce il numero atomico e quale importanza ha?
- Cosa sono gli isotopi e come influenzano le proprietà degli elementi?
- Qual è il processo del decadimento radioattivo e come avviene?
I principali tipi di raggi emessi dalla radioattività sono i raggi alfa, beta e gamma. I raggi alfa sono atomi di elio privati di elettroni, i raggi beta sono elettroni molto veloci, e i raggi gamma sono radiazioni elettromagnetiche superiori ai raggi X.
L'esperimento di Rutherford ha rivelato che, contrariamente alle aspettative, molte particelle alfa non solo passano attraverso una lamina d'oro, ma alcune vengono deviate e altre rimbalzano indietro, portando alla formulazione del modello atomico planetario.
Il numero atomico (Z) è il numero di protoni in un atomo e determina le caratteristiche chimiche dell'elemento. In un atomo neutro, il numero di protoni è uguale a quello degli elettroni.
Gli isotopi sono varianti dello stesso elemento che differiscono nel numero di neutroni. Queste differenze influenzano la massa atomica media e possono alterare densità, temperatura di fusione ed ebollizione.
Il decadimento radioattivo è il processo in cui un nucleo instabile si libera di particelle. Durante questo processo, il nucleo emette radiazioni e può trasformarsi in un altro elemento, cambiando il numero atomico e mantenendo il numero di massa.
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