I modelli atomici

I MODELLI ATOMICI

Negli ultimi decenni dell'Ottocento la maggior parte degli scienziati aderiva alla teoria atomica, ma i dati sperimentali che si andavano accumulando suggerivano l'idea che l'atomo non fosse in realtà il costituente ultimo della materia, ma che possedesse una struttura interna costituita di particelle elettricamente cariche. Al fine di descrivere e giustificare in modo adeguato le nuove caratteristiche che si evidenziavano a livello subatomico vennero creati, nei primi anni del '900, diversi modelli atomici.

I principali modelli della struttura dell'atomo sono presentati da tre grandi chimici:

• Thomson

• Rutherford

• Bohr

Thomson

L'atomo è rappresentabile come una sfera carica di elettricità positiva nel cui interno sono immersi gli elettroni.

Egli spiegò:

gli ioni positivi come atomi che avevano perduto elettroni

gli ioni negativi come atomi che avevano acquisito elettroni.

Rutherford

Allievo di Thomson pensò di applicare il fenomeno della radioattività naturale:

alcuni elementi quali uranio, radio e polonio, manifestavano la proprietà di emettere spontaneamente radiazioni:

Raggi a : presentano carica positiva doppia rispetto a quella dell'elettrone e una massa di circa 7000 volte maggiore.

Raggi b :sono costituiti da elettroni e hanno una capacità di penetrazione maggiore dei raggi a

Raggi g : sono radiazioni elettromagnetiche prive di carica, dotata di elevatissima capacità di penetrazione. Il loro movimento non è influenzato dalla presenza di un campo elettrico.

Attraverso l'utilizzo dei raggi a, Rutherford concluse che:

nell'atomo dovesse esistere un nucleo dotato di carica elettrica positiva in cui si concentrava quasi tutta la massa dell'atomo;

gli elettroni si trovavano in uno spazio circostante il nucleo in una zona supposta circolare;

lo spazio racchiuso dell'atomo era prevalentemente vuoto;

la forza centrifuga generata dal moto di rotazione degli elettroni, avrebbe bilanciato la forza di attrazione elettrostatica esercitata su di essi, caricati negativamente, dal nucleo, caricato positivamente.

Però questo modello atomico non teneva conto del fatto che l'elettrone, ruotando intorno al nucleo, irradia continuamente energia e, pertanto, la sua orbita avrebbe dovuto restringersi fino alla caduta dell'elettrone sul nucleo stesso.

Nel 1912-1913 il fisico Bohr

rielaborò il modello di Rutherford secondo il postulato per cui: un elettrone, finché ruota nella sua orbita, non perde energia per irradiazione;

introdusse il concetto di quantizzazione di energia.

Nel 1900 il fisico tedesco Planck aveva dimostrato che:

l'energia va pensata come formata da unità minime fondamentali, denominati quanti

QUINDI UN ATOMO

è costituito da due sottostrutture fondamentali: il nucleo con neutroni e protoni e gli elettroni che orbitano intorno ad esso;

in esso il numero di elettroni e protoni è uguale, infatti l'atomo è elettricamente neutro;

le particelle presenti nel nucleo sono formate da particelle più piccole, i quark;

il numero atomico è il numero dei protoni presenti nel nucleo di un atomo

il numero di massa è formato dalla somma dei protoni e dei neutroni presenti in un atomo. Corrisponde approssimativamente alla massa atomica dell'elemento;

atomi rappresentati con le caratteristiche del nucleo vengono detti nuclidi;

l'idrogeno non presenta neutroni

• gli isotopi sono atomi di un medesimo elemento che possiedono lo stesso numero di elettroni e di protoni, ma un numero differente di neutroni nel nucleo, per cui sono caratterizzati dal medesimo numero atomico, ma da un differente numero di massa.