Evoluzione dei modelli atomici: da Thompson a Ruthford

Esperimenti con i raggi e la calamita

I raggi vengono fatti passare in una fenditura e si compattano in un fascetto che colpisce uno schermo pieno di fosforo, e così si crea un punto luminoso. Dopo avvicina una calamita a questo nuovo tubo e il fascetto di raggi è attratto verso il polo +, da qui si capisce che hanno carica negativa.
Nel 1901 Thompson propone un nuovo modello atomico a panettone, in cui prevalgono le cariche positive (come la polpa gialla di un panettone) ma sono presenti anche cariche negative (come i canditi).

Thompson riesci a determinare il rapporto tra la carica e la massa degli elettroni usando la formula magnetica di Lorenz: Fm= q v B.

Qual è la scoperta della carica dell'elettrone?

Millikan ricava la carica dell'elettrone

Carica la parte superiore positiva è quello inferiore negativa, alcune goccioline d'olio iniziano a salire, altre a scendere e altre rimangono dove sono.

Forza di gravità uguale e contraria a forza elettrica.

Fp= mg

Fel= q E

Mg= q E

Confrontando le goccioline d'olio trova la carica dell'elettronica (1,9 x 10 alla meno 19). L'atomo è divisibile in elettroni con massa e carica elettrica minore di zero. All'inizio gli elettroni vennero associati unicamente alle correnti elettriche, ma nel giro di pochi anni fu dimostrato, attraverso le misure di radioattività, che essi erano parte integrante degli atomi. Emerse di conseguenza l'ipotesi che all'interno dell'atomo dovesse esistere una corrispondente carica positiva.

Esperimenti di Ruthford con le particelle alfa

Ruthford dopo aver determinato la natura delle radiazioni alfa (atomi di elio privi di due elettroni), le utilizzò per bombardare gli atomi d'oro di una sottilissima lamina. Dopo l’urto con gli atomi di oro le particelle alfa venivano raccolte da un apposito schermo capace di evidenziare la loro presenza. I risultati furono i seguenti:

1. gran parte delle particelle alfa attraversava la lamina senza subire deviazioni

2. alcune particelle venivano deviate di angoli più o meno grandi rispetto alla direzione iniziale

3. pochissime rimbalzavano indietro con grande valenza.

Modello atomico di Ruthford

Grazie alla misura degli angoli di deflessione e all'applicazione della legge di Coulomb, Ruthford propose per l'atomo il seguente modello:

1. l'atomo è composto da un nucleo centrale in cui sono concentrate le cariche positive e la massa dell'atomo

2. gli elettroni occupano lo spazio vuoto intorno al nucleo

3. gli elettroni, carichi negativamente, ruotano intorno al nucleo come pianeti intorno al Sole

4. il numero degli elettroni è tale da bilanciare la carica positiva del nucleo.

Le poche particelle alfa che arrivavano molto vicino al nucleo sono respinte violentemente dalla sua carica positiva e tornano indietro. Le altre sono invece soltanto deflesse o proseguono indisturbate perché lontano dal nucleo la forza repulsiva è minore ed è attenuata dalla presenza degli elettroni.