Chimica generale e inorganica - Esperimento di Rutherford e scoperta dei neutroni

L’elettrone risente solo della forza attrattiva del protone. Non ci sono forze

repulsive dovute alla presenza di cariche uguali in un’area superficiale

ristretta. Il protone è da solo nel nucleo, non risente della presenza di altre

cariche positive, e così anche l’elettrone: tutti i modelli atomici sono stati messi

a punto prendendo come modello l’atomo di H perché è l’atomo più semplice (1

e- e 1e+)

Come fanno a percorrere queste orbite precise? Sono vincolati nell’orbita per

la risultate tra la forza attrattiva esercitata dal nucleo (dai protoni) e la forza

centrifuga derivante dalla sua velocità.

Atomo elettricamente neutro: il numero degli elettroni, carichi negativamente,

deve essere uguale a quello delle cariche positive presenti nel nucleo, per cui

l'atomo, nel suo complesso, è neutro. Lo stesso Rutherford aveva chiamato

protoni le più piccole particelle positive: il nucleo di un atomo neutro doveva

essere formato da tanti protoni quanti erano gli elettroni

Il fatto che le particelle venissero deviate quando erano sulla stessa linea dei

nuclei provava che l’atomo fosse elettricamente neutro(?)

Dimensioni atomiche: circa 1 Å = 10-10 m = 0.1 nm

Dimensioni nucleari: circa 10-5 Å

Esperimento di Rutherford e neutroni - cg 7/10 3

I neutroni

Diversi anni dopo che Rutherford dimostrò il suo modello atomico, fu dimostrata

l’esistenza dei neutroni nel 1932

James Chadwick - 1932

Esperimento: bombardando campioni di Berillio o altri elementi con

particelle α ad elevata energia producevano neutroni, particelle con una massa

che

non risentivano né di un campo elettrico né di un campo magnetico(nel tubo

catodico ad esempio invece venivano deviati).

Il neutrone è una particella neutra con massa poco più grande del protone, è

senza carica e si trova nel nucleo in numero che può essere variabile.

Gli atomi sono formati da piccolissimi nuclei molto densi con carica positiva,

circondati da nuvole di elettroni poste a distanze relativamente grandi dai nuclei.

• Tutti i nuclei contengono protoni;

• Tutti i nuclei, ad eccezione di quello della forma più comune dell’idrogeno,

contengono anche neutroni.

Negli atomi polielettronici, (tanti protoni) i neutroni sono molto importanti per

diminuire le interazioni elettrostatiche dovute a cariche di segno uguale che si

trovano a condividere una superficie piccola: minimizzano la repulsione.

L’idrogeno, invece, non ha forze repulsive, quindi non ha neutroni.

Dimensioni atomiche

Esperimento di Rutherford e neutroni - cg 7/10 4

Struttura nucleare

Protoni carica +e massa 1836 volte quella dell'elettrone

Esperimento di Rutherford e neutroni - cg 7/10 5

Neutroni carica 0 massa 1836 volte quella dell'elettrone

Ogni elemento è caratterizzato da una carica nucleare tipica correlata alla

carica elettronica e. Questa viene indicato con la lettera Z (numero atomico) e

definisce

pienamente l’identità di quell’elemento. Ad ogni Z corrisponde un atomo

H Z=1 He Z=2 Li Z=3

Nell'atomo neutro attorno a tale nucleo si muovono Z elettroni.

Ogni elemento differisce dall’elemento che lo precede per una carica

positiva in più nel nucleo.

Un nucleo è costituito da due tipi di particelle:

Numeri di massa e isotopi

Ogni elemento è caratterizzato da una carica nucleare tipica correlata alla carica

elettronica e. Questa viene indicato con la lettera Z (numero atomico) e definisce

pienamente l’identità di quell’elemento: ad ogni Z corrisponde un atomo.

Nell'atomo neutro attorno a tale nucleo si muovono Z elettroni.

Ogni elemento differisce dall’elemento che lo precede per una carica positiva in

più nel nucleo.

Un nucleo è costituito da due tipi di particelle:

Protoni carica +e massa 1836 volte quella dell'elettrone

Neutroni carica 0 massa 1836 volte quella dell'elettrone

La reattività chimica, la possibilità di formare legami, è data dagli elettroni: sono le

particelle subatomiche più importanti dal punto di vista chimico.

Un nucleo (una specie atomica) è quindi caratterizzato da due numeri:

Un numero di massa A ⇒ numero di protoni + numero di neutroni

Un numero atomico Z ⇒ numero di protoni

Ogni specie atomica caratterizzata da un determinato numero atomico e un

determinato valore di numero di massa è chiamata anche nuclide (quindi no

atomo, ma nuclide. permette di discriminare gli isotopi):

Esperimento di Rutherford e neutroni - cg 7/10 6

perché esistono elementi che hanno lo stesso numero atomico ma diverso numero

di massa.

Atomi i cui nuclei hanno lo stesso numero di protoni ma diverso numero di

neutroni sono detti isotopi. Gli elementi presenti in natura sono in genere miscele

di isotopi.

(L’idrogeno è stato l’elemento più facile da studiare inizialmente. Il trizio è solo di

sintesi)

Abbondanza relativa: frazione del numero totale di atomi di un dato isotopo.

Questa condiziona il peso atomico.

Se si riguarda il postulato di Dalton,

Esperimento di Rutherford e neutroni - cg 7/10 7