Concetti Chiave
- Un esperimento con sostanza radioattiva ha rivelato tre tipi di radiazione: beta (elettroni), gamma (fotoni) e alfa (nuclei di elio).
- I modelli atomici storici, da Thomson a Rutherford, mostrano l'evoluzione della comprensione della struttura atomica, con correzioni necessarie per spiegare i comportamenti osservati.
- La teoria atomica attuale stabilisce che la massa dell'atomo è determinata dal nucleo, mentre il volume è occupato dagli elettroni, con un raggio atomico molto maggiore rispetto al nucleo.
- Gli isotopi sono varianti di un elemento che hanno lo stesso numero atomico ma massa diversa; la loro stabilità dipende dall'equilibrio tra forze nucleari attrattive e repulsive.
- La scoperta di nuclei instabili, che possono decadere e generare radioattività, è legata a un eccesso o difetto di neutroni o protoni nel nucleo.
Che esperimento è stato condotto con sostanza radioattiva?
Una sostanza radioattiva viene messa in uno schermo contenente un piccolo foro in modo che un raggio collimato di radiazioni sia emesso attraverso il foro.
La radiazione passa attraverso due piastre cariche elettricamente e quindi “sbatte” su una lastra fotografica.
Tre punti vengono notati sulla lastra:
-Un punto dalla parte della lastra positiva→corrisponde a radiazione negativa = radiazione beta= elettroni
-Un punto in una zona centrale, non influenzata dal campo elettrico→radiazione neutra = gamma =fotoni
-Un punto dalla parte della lastra negativa→ radiazione positiva = alfa = 2 protoni e 2 neutroni = nuclei di elio
Conclusione: l'atomo contiene particelle neutre, particelle positive e particelle negative
Modelli atomici storici
Modelli atomici
1)Modello Thomson (modello panettone)
Particelle negative all’interno di una sfera fatta da particelle positive
2)Modello Rutherford
-Sorgente di particelle alfa all’imboccatura di un detector circolare spara particelle attraverso una sottile lamina d’oro.
-Poche particelle vengono deviate di grossi angoli, la maggior parte passa inalterata = tanto spazio vuoto.
-La teoria di Thomson non riesce a spiegare questo comportamento.
-Modifica del modello Thomson: atomo sferico con una massa positiva al centro (dove le particelle alfa vengono deviate) e una carica negativa che lo circonda (dove le particelle passano inalterate).
3)Tubo a raggi catodici
recipiente vuoto con un elettrodo ad ogni estremità. Tra di essi è appllicato un voltaggio che fa muovere gli elettroni da – a +. Nell’elettrodo positivo c’è un buco che permette il passaggio degli elettroni accelerati. Gli elettroni poi interagiscono con un campo magnetico che li fa deviare di un valore che dipende dal rapporto massa\carica delle particelle determinato da Millikan.
carica elettrone= 1.60 x 10-19 C
massa elettrone= 9.10 x 10-28 g
4)Modello di Bohr
5)Heisenberg
6)Modello a nuvole di Schrodinger (vedi avanti)
Teoria atomica attuale
Teoria attuale:
massa-->data dal nucleo
volume-->dato dagli elettroni
raggio atomo= 10 000-100 000 x raggio nucleo
densità nucleo= 1013 densità atomo
Elemento = sostanza costituita da un'unica specie di atomi
X= simbolo chimico
Z= numero atomico (n protoni= n elettroni)
A= numero di massa (n prot + n neutroni→n nucleoni)
isotopi = elementi con uguale Z ma diverso A (perché cambia il numero di neutroni)
Percentuale isotopica = percentuale di un certo isotopo presente
Effetto isotopico = differenze chimico-fisiche tra isotopi
Stabilità nuclei (negli isotopi)
Bilancio tra due forze:
-Interazione nucleare forte (=interazione che lega tra loro i costituenti del nucleo vincendo le repulsioni)→attrattiva
-Repulsione elettrostatica (=forza che si esercita tra protoni)-->repulsiva
Inoltre se ci sono troppi o troppo pochi neutroni o troppi protoni→
nucleo instabile -->o non esistono o decadono spontaneamente creando radioattività.
Domande da interrogazione
- Quali sono le principali particelle scoperte nell'esperimento con sostanza radioattiva?
- Come ha contribuito il modello di Rutherford alla comprensione della struttura atomica?
- Qual è la differenza tra isotopi e il loro effetto chimico-fisico?
- Quali forze influenzano la stabilità dei nuclei negli isotopi?
Nell'esperimento si osservano tre tipi di radiazione: la radiazione beta (elettroni), la radiazione gamma (fotoni) e la radiazione alfa (nuclei di elio, composti da 2 protoni e 2 neutroni), dimostrando che l'atomo contiene particelle neutre, positive e negative.
Il modello di Rutherford ha rivelato che la maggior parte dell'atomo è costituita da spazio vuoto, con una massa positiva concentrata al centro, dove le particelle alfa vengono deviate, modificando così il precedente modello di Thomson.
Gli isotopi sono elementi con lo stesso numero atomico (Z) ma diverso numero di massa (A) a causa di un diverso numero di neutroni. Questo porta a differenze chimico-fisiche tra isotopi, note come effetto isotopico.
La stabilità dei nuclei è influenzata dall'interazione nucleare forte, che è attrattiva e lega i costituenti del nucleo, e dalla repulsione elettrostatica tra protoni, che è repulsiva. Un bilancio inadeguato tra queste forze può portare a nuclei instabili.
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