L' eBook  illustra in maniera semplificata l'evoluzione dei modelli atomici e la struttura dell'atomo.

I modelli atomici e la struttura dell'atomo

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Gli&nbsp;isotopi&nbsp;di un elemento hanno lo stesso numero atomico Z ma un diverso numero di massa A, poiché hanno un diverso numero di neutroni.

Nel 1913 il fisico danese Bohr basandosi sul concetto di quantizzazione dell’energia propose un modello atomico a strati. All’interno di un atomo gli elettroni possono percorrere solo determinate orbite circolari nettamente separate tra loro (orbite stazionarie) e caratterizzate ciascuna da una definita quantità di energia (livello energetico). Di norma occupano il livello energetico più basso (livello fondamentale) e ruotano nella corrispondente orbita senza perdere energia: la struttura dell’atomo è quindi stabile. Quando gli elettroni assorbono energia possono passare da un’orbita stazionaria a minore energia (livello energetico inferiore) a una maggiore energia (livello energetico superiore). Non possono però permanere indefinitamente nello stato eccitato e quindi tornano al livello energetico inferiore emettendo una radiazione di frequenza definita, cioè un quanto (o fotone) di energia. Le singole orbite sono individuate dal numero quantico principale n che può assumere soltanto numeri interi positivi.

Sin dall’antichità si credeva che la materia fosse costituita da particelle piccolissime indivisibili. Il primo a sostenerlo fu il filosofo Democrito (460 a.C. – 370 a.C.) che chiamò queste particelle piccolissime atomi, dalla parola greca "atomos" che significa indivisibile.

La materia è costituita da particelle piccolissime indivisibili chiamate atomi!

IL MODELLO ATOMICO PLANETARIO DI RUTHERFORD

L'esperienza di Rutherford

<a href="https://youtu.be/-u487VRtJnA">https://youtu.be/-u487VRtJnA</a>

I modelli atomici da Democrito a Schrödinger

Dall’orbita all’orbitale: dalla certezza alla probabilità

Per costruire l’orbita percorsa dall’elettrone (modello atomico a strati di Bohr) dovremmo conoscere in ogni istante la sua posizione e la sua velocità. Il principio di indeterminazione di Heisenberg afferma che è impossibile determinare (misurare) contemporaneamente con certezza queste due grandezze: la precisione di misurazione dell’una è tanto minore quanto maggiore è la precisione con cui viene misurata l’altra. In conclusione, per Heisenberg non ha senso parlare di orbite all’interno di un atomo. Si passa, così, dal concetto di orbita stazionaria a quello di orbitale. Nel 1926 il fisico austriaco Schrodinger descrive il comportamento ondulatorio degli elettroni per mezzo di una equazione d’onda: un’equazione molto complessa le cui soluzioni, dette funzioni d’onda, permettono di individuare lo spazio intorno al nucleo dove è più probabile trovare l’elettrone, tale spazio e chiamato orbitale. Quindi, definiamo orbitale una zona dello spazio intorno al nucleo in cui la probabilità di trovare un elettrone è molto elevata, almeno uguale al 90%. Alla certezza dell’orbita si sostituisce l’incertezza dell’orbitale.

IL MODELLO ATOMICO A PANETTONE DI THOMSON

Il modello di Thomson è detto “modello a panettone” dove la pasta gialla del panettone è la carica positiva, mentre l’uvetta e i canditi sono le cariche negative.

Esperimento di Thompson

<a href="https://youtu.be/HUf2cyNztC8">https://youtu.be/HUf2cyNztC8</a>

I MODELLI ATOMICI E LA STRUTTURA DELL' ATOMO

Rutherford scoprì più tardi mediante l’esperimento della lamina d’oro che all’interno dell’atomo vi fosse un nucleo. Il modello planetario di Rutherford sostiene che l’atomo al centro ha un nucleo, costituito da un certo numero di protoni (solo più tardi si scoprì che nel nucleo c’erano anche i neutroni) e intorno al nucleo ci sono gli elettroni in movimento su orbite circolari. Ogni elettrone è sottoposto alla forza elettronica attrattiva che lo tiene vincolato al nucleo e alla forza centrifuga che impedisce ad esso di cadere sul nucleo.

ESERCIZIO N. 1

L'ATOMO

L'atomo

IL MODELLO ATOMICO A STRATI DI BOHR

Thomson scoprì l’esistenza dell’elettrone mediante l’esperimento del tubo catodico ed ipotizzò un modello atomico a forma di sfera dotata di una carica positiva diffusa, al cui interno erano distribuiti uniformemente gli elettroni. Il modello di Thomson è detto “modello a panettone” dove la pasta gialla del panettone è la carica positiva, mentre l’uvetta e i canditi sono le cariche negative.

L'atomo è costituito da una nube di carica positiva con all'interno dispersi gli elettroni carichi negativamente!

UN E-BOOK PER LA CHIMICA

IL NUMERO ATOMICO E IL NUMERO DI MASSA

Gli atomi di un dato elemento hanno sempre lo stesso numero di protoni. Il&nbsp;numero atomico Z&nbsp;è il&nbsp;numero di protoni presenti nel nucleo di un atomo. Gli atomi sono complessivamente elettricamente neutri perché ciascuna carica positiva (protone) è compensata da una carica negativa (elettrone), pertanto il numero atomico Z indica anche il numero di elettroni posseduti dall’atomo.&nbsp; Il&nbsp;numero di massa A&nbsp;è la&nbsp;somma del numero di protoni (Z) con il numero di neutroni N del nucleo: A= Z + N.