LA SCOPERTA DELLA STRUTTURA DEGLI ATOMI

LA SCOPERTA DELLA STRUTTURA DEGLI ATOMI

LA SCOPERTA DELL'ELETTRONE

Già nell'800 il concetto di carica elettrica era ben conosciuto; apparentemente esistevano particelle con carica negativa e positiva. Era stato inoltre dimostrato come cariche elettriche opposte potessero attrarsi. Le prime conoscenze sulla struttura atomica si ebbero quando fu scoperto il modo di isolare pochi atomi al fine di poterli osservare. Gli elettroni furono scoperti osservano le scariche elettriche nel vuoto. Inoltre si osservò anche, mediante vari esperimenti, che i raggi catodici devono avere carica negativa.

Pochi anni dopo si ebbe la conferma che i raggi catodici fossero negativi.

Thomson mostrò inoltre come le proprietà dei raggi catodici fossero indipendenti dalla natura del materiale usato per il catodo. I raggi catodici sembrarono essere porzioni fondamentali di materia negativa comuni a tutti i tipi d'atomi. Queste porzioni fondamentali di materia negativa furono chiamate elettroni e fu assegnata loro una carica pari a -1.

Raggio catodico: particelle di elettricità negativa che viaggiano attraverso un tubo vuoto dal catodo all'anodo. La conoscenza attuale dei raggi catodici è quella di un fascio di raggi, che attraversa lo schermo di un apparecchio televisivo per produrre l'immagine.

LA VERIFICA DEL MODELLO A PLUMCAKE

La scoperta delle radiazioni naturali fornì la sonda atomica necessaria per studiare il modello plumcake dell'atomo di Thomson.

Rutherford aveva scoperto come le radiazioni del polonio avessero delle componenti sia deboli sia forti. Egli chiamò la particella con debole intensità particella alfa e quella con forte intensità di penetrazione particella beta. Successivamente fu dimostrato che le particelle beta sono negative e di massa uguale a quella degli elettroni. Un terzo tipo di radiazioni che furono scoperte, le radiazioni gamma, sembravano non possedere né carica elettrica né massa.

Le particelle positive alfa forniscono un proiettile atomico con cui è possibile studiare la veridicità del modello a plumcake dell'atomo.

Rutherford verificò il modello dell'atomo a plumcake. Le particelle alfa, da poco scoperte, fornirono la possibilità di esplorare la distribuzione uniforme di carica elettrica positiva predetta nel modello, poiché la traiettoria delle particelle alfa avrebbe dovuto subire una deviazione passando attraverso un mare di cariche positive. Se la carica positiva dell'atomo è distribuita in maniera uniforme, si avrà una lieve deviazione delle particelle alfa. Il modello atomico a plumcake sembrò perciò corretto.

IL NUCLEO ATOMICO

Pochissime particelle sono respinte, le altre passano attraverso l'oro con poche deviazioni. Ciò che respinge le particelle deve essere massiccio e molto piccolo. Questo piccolo nocciolo di massa e carica positiva fu chiamato nucleo. Il resto dello spazio doveva essere occupato dagli elettroni, la cui massa molto piccola non consentiva di deviare alcuna particella alfa. Tutta la carica positiva ed in pratica la totalità della massa dell'atomo è contenuta in un piccolo nucleo nel centro dell'atomo. Gli elettroni occupano lo spazio più esterno.

COMPONENTI DELL'ATOMO NUCLEARE

La scoperta del nucleo atomico fu seguita dall'identificazione del protone, cioè la componente a carica positiva del nucleo con carica uguale a +1 e da quella del neutrone, una particella con carica zero di massa uguale a quella del protone, anch'essa contenuta nel nucleo.

Oggi si ritiene che gli atomi siano formati da una nube popolata d'elettroni sparsi che circondano il nucleo estremamente piccolo, ma molto denso. Nel nucleo sono contenuti i protoni di carica positiva e i neutroni di carica uguale a zero. Il numero delle cariche positive o protoni all'interno del nucleo viene detto numero atomico. In un atomo elettricamente neutro il numero atomico è uguale al numero degli elettroni a carica negativa che circondano il nucleo. Il numero di massa è la somma del numero dei protoni e dei neutroni.

ISOTOPI

Gli isotopi sono atomi di un particolare elemento che contengono lo stesso numero di protoni e d'elettroni, ma un numero diverso di neutroni; i loro numeri atomici sono identici, variano i numeri di massa. L'esistenza degli isotopi spiega come mai alcuni elementi hanno masse atomiche con valori decimali. La massa atomica riportata nella tavola periodica per ogni elemento è la massa media di tutti gli isotopi naturali dell'elemento.