Concetti Chiave
- Gli elementi chimici sono definiti da atomi con comportamento chimico simile, come gli isotopi dell'idrogeno: Prozio, Deuterio e Trizio, che hanno lo stesso numero atomico ma neutroni diversi.
- Gli isotopi hanno lo stesso numero atomico ma differiscono per il numero di neutroni, influenzando la massa atomica, che è una media ponderata delle masse degli isotopi.
- Gli atomi sono composti da fermioni (con massa) e bosoni (senza massa), con i fermioni suddivisi in leptoni e quark, che formano elettroni, neutroni e protoni.
- Il modello atomico di Rutherford del 1911 descrive l'atomo come una massa concentrata attorno alla quale orbitano gli elettroni, superando il modello a panettone di Thomson.
- Il modello di Bohr introduce il concetto di livelli energetici, dove gli elettroni necessitano di energia precisa per muoversi tra livelli nell'atomo di idrogeno.
Elemento chimico diverso dall’atomo
Elemento chimico: raggruppamento di atomi che hanno uguale comportamento chimico (non sempre sono atomi identici; isotopi)
Prozio, Deuterio, Trizio: sono tutti atomi di idrogeno, hanno uguale numero atomico, uguale comportamento chimico, ma diverso numero di neutroni; sono detti isotopi dell’idrogeno
In questi isotopi sono uguali il numero di elettroni (1) e di protoni (1), cambiano solo i numeri dei neutroni (prozio 0, deuterio 1, trizio 2)
Isotopi: atomi che differiscono per il numero di neutroni
X: elemento chimico
A (in alto a sinistra della X): numero di massa o peso atomico; rappresenta la somma dei numeri di neutroni e protoni nel nucleo (adroni). Dal momento che esistono degli isotopi per trovare il numero di massa si fa la media ponderata fra i numeri di massa degli isotopi (peso atomico = moltiplichiamo l’abbondanza in percentuale del primo isotopo per la sua massa atomica e sommiamo il risultato con i valori trovati dagli altri isotopi)
Z (in basso a sinistra della X): numero atomico; numero intero che rappresenta numericamente il numero di protoni contenuti nel nucleo; numero di protoni coincide con numero di elettroni (poiché neutro). Es. Deuterio ha come numero atomico 1, perché ha un solo protone nel suo nucleo
Isotopi: atomi con uguale numero atomico (Z) ma diverso numero di neutroni (e dunque con massa atomica (A) diversa)
L’atomo è formato da fermioni: particelle dotate di massa che rispondono al principio di esclusione di Pauli, secondo il quale due fermioni, nello stesso momento, non possono occupare lo stesso stato quantico
Bosoni: particelle non dotate di massa
I fermioni si dividono in:
Leptoni: più leptoni formano elettroni
Quark: più quark formano neutroni e protoni
Modelli atomici
Modello a panettone (1904), Modello di Thomson: definire l’atomo come una parte di spazio costituita da una grande massa positiva entro la quale si trovano sparsi gli elettroni
Modello planetario (1911), Modello di Rutherford: Rutherford bombarda una lamina d’oro con delle particelle e nota che alcune particelle rimbalzano contro la lamina. Stando al modello di Thomson questo non sarebbe potuto essere previsto, infatti se esso fosse stato vero, nessuna parte all’interno dell’atomo avrebbe avuto una massa così concentrata da far rimbalzare le particelle. Perciò, Rutherford, afferma che tutta la massa dell’atomo è concentrata in un solo punto, così denso da essere capace di far rimbalzare alcune particelle sparate contro l’atomo. Descrive quindi l’atomo come una massa piccolissima, concentrata attorno alla quale orbitano gli elettroni (non studia in che modo orbitano)
Modello di Bohr
Modello di De Broglie
Modello di Bohr: Bohr descrive questo modello dalle analisi sperimentali sull’atomo di idrogeno, con cui i suoi dati son in accordo. Il suo modello, però, considera l’elettrone come una particella e non come un’onda.
Bohr scopre serve una quantità precisa di energia da fornire all’atomo per farlo passare al livello energetico successivo.
Domande da interrogazione
- Cosa sono gli isotopi e come differiscono tra loro?
- Qual è la differenza tra fermioni e bosoni?
- Come descrive Rutherford la struttura dell'atomo nel suo modello planetario?
- Qual è il contributo principale del modello di Bohr all'interpretazione dell'atomo?
Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento chimico che hanno lo stesso numero atomico (Z) ma un diverso numero di neutroni, il che comporta una differenza nella massa atomica (A).
I fermioni sono particelle dotate di massa che seguono il principio di esclusione di Pauli, mentre i bosoni sono particelle prive di massa.
Rutherford descrive l'atomo come una massa piccolissima e concentrata, attorno alla quale orbitano gli elettroni, basandosi sull'osservazione che alcune particelle rimbalzano quando bombardano una lamina d'oro.
Il modello di Bohr introduce l'idea che per far passare un atomo al livello energetico successivo è necessaria una quantità precisa di energia, basandosi su analisi sperimentali dell'atomo di idrogeno.
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