Concetti Chiave
- La carica elettrica negli atomi può essere trasferita tra oggetti attraverso l'induzione, creando attrazione anche tra oggetti neutri e carichi.
- Thomson scoprì nel 1897 che i raggi catodici sono costituiti da elettroni, particelle cariche negativamente presenti in tutti gli atomi.
- La stabilità del nucleo atomico è influenzata dal rapporto tra protoni e neutroni; nuclei con più di 83 protoni diventano instabili.
- La radioattività, scoperta da Becquerel nel 1896, comporta l'emissione di particelle alfa, beta e raggi gamma da materiali radioattivi.
- Il decadimento nucleare si verifica quando un nucleo troppo carico di protoni o neutroni emette particelle per raggiungere una configurazione più stabile.
Che cos'è la carica elettrica e l'induzione?
Gli atomi della materia, hanno parti dotate di una carica elettrica, che può essere trasferita da un oggetto all’altro per esempio strofinandoli tra di loro.
Anche tra un oggetto neutro e uno carico positivamente o negativamente può avvenire l’attrazione per la carica che l’oggetto carico induce su quello neutro (induzione)
Nel 1897 il fisico Thomson usò i tubi inventati da Crookes per separare le parti positive da quelle negative degli atomi. Il tubo di vetro sottovuoto conteneva due placche metalliche, una era collegata al polo positivo l’altra a quello negativo di un generatore elettrico.
- Il catodo era la placca negativa ed emetteva delle radiazioni (raggi catodici) dopo aver attraversato il foro della placca positiva.
- l’anodo quella positiva.
Si dimostrò così che:
- I raggi catodici sono formati da particelle cariche negativamente chiamati elettroni. E quindi che tutti gli elementi contengono le stesse particelle negative chiamate elettroni.
Furono identificate anche altre particelle che andavano verso il polo negativo formando i raggi anodici di carica positiva e che provenivano dal gas rarefatto contenuto nel tubo.
Goldstein scoprì che:
- Le masse delle particelle positive erano diverse a seconda del gas contenuto nel tubo
- massa della particella positiva più piccola veniva rivelata quando il tubo conteneva idrogeno
- Le masse delle altre particelle positive erano multiple della massa dell’idrogeno
Si pensò che i gas perdessero elettroni e si trasformassero in frammenti positivi dell’atomo. Gli atomi dovevano essere costituiti da una particella elementare positiva, il protone.
Particelle fondamentali e stabilità nucleare
Le particelle fondamentali
Gli atomi sono formati da elettroni protoni e neutroni.
I neutroni non hanno carica elettrica e loro massa è poco più grande di quella del protone.
La stabilità del nucleo dipende dal numero di protoni e neutroni.
Quando i protoni sono troppi, z > 83, il nucleo diviene instabile.
E un nucleo instabile tende a liberarsi di alcune particelle dando origine al decadimento radioattivo, oppure può scindersi in due o più nuclei più leggeri (fissione nucleare.)
Radioattività e decadimento nucleare
La radioattività è il processo di emissione di radiazioni.
Fu scoperta da Becquerel nel 1896.
I materiali radioattivi emettono:
- particelle alfa: che sono nuclei positivi di elio (bloccate dal foglio di carta.)
- particelle beta: elettroni negativi veloci (bloccate da alluminio)
- particelle gamma: radiazioni elettromagnetiche. (inalterate, assorbite dal piombo)
• in presenza di troppi neutroni il nucleo decade ed emette elettroni veloci (particelle beta). L’elettrone liberato deriva dalla trasformazione di un neutrone in un protone, quindi z aumenta di un’unità.
• quando z>83 e il numero di massa > 220 il nucleo decade emettendo particelle alfa positive (nuclei di elio). Così z diminuisce di due unità e il numero di massa di 4. (un esempio è il decadimento del torio-232)
• la cattura di elettroni o l’emissione di elettroni positivi avviene quando il numero di protoni è troppo elevato rispetto ai neutroni. Così il protone può trasformarsi in neutrone assorbendo un elettrone o emettendo una particella equivalente all’elettrone ma con carica opposta.
Domande da interrogazione
- Che cos'è la carica elettrica e come avviene l'induzione?
- Quali scoperte ha fatto Thomson riguardo agli elettroni?
- Qual è il ruolo dei neutroni nella stabilità del nucleo?
- Cosa comporta il decadimento radioattivo?
- Come avviene la trasformazione di neutroni in protoni durante il decadimento?
La carica elettrica è una proprietà degli atomi che può essere trasferita tra oggetti, ad esempio tramite strofinamento. L'induzione avviene quando un oggetto carico induce una carica opposta in un oggetto neutro, creando attrazione.
Thomson, nel 1897, dimostrò che i raggi catodici sono formati da elettroni, particelle cariche negativamente presenti in tutti gli atomi, utilizzando tubi di vetro sottovuoto.
I neutroni, privi di carica elettrica e con massa leggermente superiore a quella dei protoni, sono fondamentali per la stabilità del nucleo; un eccesso di protoni (z > 83) rende il nucleo instabile.
Il decadimento radioattivo è il processo attraverso il quale un nucleo instabile emette radiazioni, come particelle alfa, beta e gamma, per liberarsi di particelle e raggiungere una configurazione più stabile.
In presenza di troppi neutroni, un neutrone può trasformarsi in un protone emettendo un elettrone (particella beta), aumentando così il numero atomico (z) di un'unità.
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