Scienza e tecnologia dei materiali - Appunti

Fondamenti di Chimica

Teoria Atomica di Dalton - 1808

Dalton non fu il primo a proporre la struttura atomica della materia (le prime idee risalgono ai tempi dei Greci) ma fu il primo a procurare l'evidenza scientifica sperimentale dell'esistenza degli atomi. La sua teoria si può così riassumere:

• La materia è composta da atomi
• Gli atomi di uno stesso elemento sono uguali e hanno stesse proprietà
• Atomi di elementi diversi sono diversi
• Nei processi chimici gli atomi rimangono inalterati
• Un composto si forma mediante la combinazione di atomi di elementi diversi in adeguati rapporti di numeri interi

Scoperta degli Elettroni

Fu Thomson attraverso l'esperimento di tubo catodico a dedurre la scoperta degli elettroni. Il tubo catodico mostrava come i raggi catodici (o raggi beta) venivano deviati da un campo magnetico. Thomson inoltre mostrò che i raggi catodici erano formati da cariche elettriche negative che furono denominate elettroni. Esperimenti analoghi con gas inerti dimostrarono l'esistenza di particelle cariche positivamente.

Modello Atomico di Rutherford (universalmente accettato)

L'esperimento con la lamina d'oro di Rutherford portò alla formulazione del modello atomico:

• La quasi totalità della massa è concentrata nel nucleo con carica Z+ (Z = n° elettroni intorno al nucleo)
• Vi sono Z elettroni intorno al nucleo (il numero è massimo Z = tutto numero atomico dell'elemento)

Fondamenti di Chimica

Teoria Atomica di Dalton - 1808

Dalton non fu il primo a proporre la struttura atomica della materia, ma fu il primo a raccogliere l'evidenza scientifica sperimentale dell'esistenza degli atomi. La sua teoria si può così riassumere:

• La materia è composta da atomi
• Gli atomi di uno stesso elemento sono uguali e hanno stesse proprietà
• Atomi di elementi diversi sono diversi
• Nei processi chimici gli atomi rimangono inalterati
• Un composto si forma mediante la combinazione di atomi di elementi diversi medianti rapporti di numeri interi

Scoperta degli Elettroni

Fu Thomson attraverso l'esperimento di tubo catodico a dedicare la scoperta degli elettroni. Il tubo catodico mostrava come i raggi catodici venivano deviati da un campo magnetico. Thomson dimostrò che i raggi catodici erano formati da cariche elettriche negative che vennero denominati elettroni. Esperimenti analoghi con gas inerte dimostrarono l'esistenza di particelle cariche positivamente.

Modello Atomico di Rutherford

Completamente accettato. L'esperimento con la lamina d'oro di Rutherford porto alla formulazione del modello atomico:

• La quasi totalità della massa è concentrata nel nucleo con carica Z⁺ (Z = n° elettroni atomici = n° atomico)
• Vi sono Z elettroni intorno al nucleo (1° atomo e neutro)
• Z è il giusto numero atomico dell'elemento.

Gli atomi di uno stesso elemento sono uguali?

L'utilizzo di uno spettrometro di massa evidenzia l'esistenza di isotopi, atomi di uno stesso elemento aventi tra loro, con stesso numero atomico Z ma con diverso numero di neutroni e di conseguenza diversa massa atomica.

Spiegato in breve: all'interno dello spettrometro alcuni atomi di un fascio vengono ionizzati (residuo con elettroni dell'interno del comune elettronico), e durante il passaggio attraverso un campo magnetico vengono deviati rispetto al loro peso specifico. Ciò è dovuto ad una differenza di energia cinetica che denota un diverso rapporto carica/massa.

m = numero di massaE m = numero atomico

A = Z + n

Protone - Deuteroni - Elettroni

La massa dell'elettrone è circa 1870 volte inferiore a quella di protoni e deuteroni.La totalità della massa di un atomo è concentrata nel nucleo.

La presenza dei neutroni ha lo scopo di compensare l'effetto repulsivo delle cariche positive impedendo così ai nuclei degli atomi pesanti di disgregarsi.

Mp_n < Mp + Mu

La differenza della massa viene convertita in energia.Per via dell'esistenza degli isotopi la massa atomica viene calcolata come:

Massa Atomica = Massa Isotopica × Abbondanza Relativa

Il numero dei protoni definisce l'elemento. Il numero dei protoni risulta quindi sempre uguale al numero di elettroni. Il numero di massa cambia solo per effetto di una reazione nucleare.

Proprietà Chimiche

di un atomo => Elettroni => Numero Atomico

Onde Elettromagnetiche

Si tratta di un fenomeno ondulatorio dato da contemporanea propagazione nello spazio (in direzione ortogonale a quella di propagazione) del campo elettrico e magnetico (mutuamente ortogonali, oscillanti nel tempo).