Atomi - Elettroni, neutroni, protoni e radioattività

Atomi - Elettroni, Neutroni, Protoni e radioattività

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.

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 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.

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: 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: 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.

Decadimento alfa

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.

Decadimento beta

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.

Emissione beta +

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.

Fissione nucleare

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.

Fusione nucleare

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)