Modelli atomici

La materia e gli atomi

• Tutta la materia è fatta da particelle piccolissime, invisibili ed indivisibili dette atomi;
• Elemento: sostanza formata da un solo tipo di atomi, tutti uguali e con le stesse proprietà chimiche;
• Composto: sostanza formata da almeno 2 tipi di atomi diversi, chimicamente legati tra loro e sempre con gli stessi rapporti numerici;
• Gli atomi di elementi diversi differiscono per la massa e per le proprietà chimiche.
• Nelle reazioni chimiche gli atomi rimangono inalterati e si ritrovano nei prodotti, combinati tra loro in modo diverso.

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Prof.ssa Elisa Pannocchia

Le cariche elettriche

• È conosciuta dall’antichità:

Elektron = ambra

• Nella materia ci sono due tipi di cariche: positive e negative
• Normalmente la materia è neutra cioè cariche + e – sono in ugual numero
• Se strofiniamo una penna con un panno di lana o di pelle, creiamo uno sbilanciamento delle cariche e la penna attrae oggetti molto leggeri (es. carta)
• Carica elettrica = quantità di elettricità posseduta da un corpo

Cariche elettriche dello stesso segno

Si respingono e cariche

Di segno opposto si attraggono

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I primi esperimenti

Primi esperimenti (Crookes - 1879): ai due elettrodi è applicato un voltaggio elevato, (10.000 volt) e dentro il tubo è posto del gas rarefatto (P=1E-3 atm).

Si ha una scarica elettrica e sulla parete dietro l’anodo (+) si ha una fluorescenza.

Dal catodo partono quindi dei raggi

Che vengono detti: raggi catodici

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• Hanno carica negativa
• Si propagano in linea retta: infatti se mettiamo un ostacolo dentro il tubo, sulla parete opposta viene proiettata un’ombra che ha la forma dell’ostacolo (es. una croce)
• Hanno natura corpuscolare: fanno girare un piccolo mulinello
• Cambiando il metallo del catodo o il gas contenuto nel tubo le particelle sono sempre identiche.

Sono un flusso di elettroni

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La determinazione del rapporto q/m

Determinazione rapporto q/m (Thomson): q_e /m_e = -1.76x10⁸ C/g

La determinazione della carica dell’elettrone

(Millikan -1909) q_e = -1.6x10^-19 C

m_e = 9.109x10^-28 g

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I raggi canale

• Un fascio di raggi luminosi detti “raggi canale” si muove in senso opposto ai raggi catodici e determina una fluorescenza sullo schermo di P sul fondo del tubo (Goldstein 1886);
• Tali raggi hanno carica positiva;
• Variando il gas nel tubo varia la massa di queste particelle (con l’idrogeno è la più bassa di tutte m=1.673x10^-24 g).
• La massa delle altre particelle è sempre multipla della massa dell’idrogeno.

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Il protone e il neutrone

• Gli elettroni emessi dal catodo collidono con le molecole del gas. In questo urto le molecole perdono un elettrone e si trasformano in frammenti con carica positiva.
• La particella elementare positiva, proveniente dall’idrogeno è detta protone (dal greco Proteios cioè di prima importanza).
• La carica di queste particelle è + 1.6x10^-19 C (Wien 1911)
• Nel 1933 Chadwich scoprì un’altra particelle subatomica senza carica elettrica, avente m = 1.675x10^-24 g che fu chiamata neutrone

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Le particelle subatomiche

Ma in quale modo queste particelle sono poste

Dentro l’atomo ??...

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Il modello di Thomson

• Deriva dalle esperienze di Thomson e Goldstein;
• L’atomo nel suo insieme è neutro;
• L’atomo è fatto da una massa positiva di forma sferica nella quale sono immersi gli elettroni (modello “a panettone”);
• La ddp applicata nei tubi di Crookes separa le cariche positive e negative.

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La radioattività

• È stata scoperta da H. Becquerel nel 1896.
• I coniugi Curie nel 1898 hanno isolato due elementi (polonio e radio) più radioattivi dell’uranio.
• I nuclei radioattivi sono instabili e si trasformano spontaneamente in altri più stabili, dando luogo ai decadimenti radioattivi. In questo processo emettono differenti tipi di radiazioni:

Raggi α (alfa): He (nucleo di elio formato da 2p e 2n)

++ +

• Raggi β (Beta): elettroni
• Raggi γ (gamma): radiazioni ad altissima energia

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