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Sintesi
25
I primi modelli atomici
UNITÀ
C1
Z
A
Z
A
γ
Radioattività
I nuclei degli atomi con un rapporto protoni/neutroni sbilanciato o con numeri atomici alti sono instabili
e vengono chiamati
radionuclidi
.
I fenomeni che consentono a un nucleo di arrivare a una maggior stabilità sono denominati
decadi-
menti radioattivi
e in essi si possono liberare particelle
a
,
b
+
,
b
-
e raggi
g
.
Il tempo di dimezzamento di un radionuclide (T
1/2
) è l’intervallo di tempo che occorre perché metà del
radionuclide venga trasformato in seguito al decadimento.
Un nuclide colpito con particelle di energia opportuna viene trasformato in un nuclide differente: si
tratta di una reazione nucleare, nella quale una piccola quantità di massa viene convertita in una gran-
dissima quantità di energia (
E
=
mc
2
).
Nella fissione nucleare avviene il frazionamento di un nucleo pesante in più nuclei più leggeri con libe-
razione di una grande quantità di energia.
Isotopi
Gli isotopi di un elemento sono atomi che hanno tutti le stesse proprietà chimiche, perché presentano
uguale numero di protoni, ma hanno diverso numero di neutroni.
I diversi elementi sono costituiti da miscele di più isotopi (miscele naturali).
La massa atomica di un elemento è data dalla media ponderale delle masse atomiche degli isotopi da
cui è costituita la sua miscela naturale.
α β
γ
+
−
Numero atomico e numero di massa
Il numero atomico è dato dal numero di protoni e si indica con Z.
Il numero di protoni caratterizza gli atomi dei diversi elementi ed è fisso per ciascun elemento.
Il numero dei neutroni contenuti in un atomo si indica con N e può essere diverso anche in atomi ap-
partenenti a uno stesso elemento chimico. Quindi un atomo non è caratterizzato da N.
Il numero di particelle presenti nel nucleo di un atomo, neutroni e protoni, è il suo numero di massa
e si indica con A.
+
+ +
+
+
+
Verso la scoperta del nucleo
Durante le scariche elettriche, nei gas si formano anche raggi anodici, costituiti da corpuscoli di carica
positiva e massa variabile.
Il modello atomico di Thomson nasce dallo studio dei raggi anodici e catodici e prevede che l’atomo sia
costituito da elettroni disposti in posizioni ordinate all’interno di una sfera compatta con carica positiva.
Rutherford, bombardando con particelle
a
una sottilissima lamina d’oro, scopre che l’atomo è costitui-
to da un nucleo positivo, in cui è concentrata quasi tutta la massa, attorno al quale ruotano a notevole
distanza gli elettroni.
Il modello atomico planetario di Rutherford è in contrasto con le leggi dell’elettromagnetismo, secondo le
quali un atomo così costituito sarebbe instabile perché gli elettroni cadrebbero in breve tempo sul nucleo.
Nel nucleo atomico sono presenti protoni di carica positiva e neutroni, particelle con massa simile a
quella del protone ma prive di carica.
La scoperta dell’elettrone
Nella materia si manifestano fenomeni elettrici: alcuni corpi si attraggono e altri si respingono. Per
spiegare tali fenomeni si ipotizza che gli atomi abbiano una natura elettrica e che esistano due tipi di
cariche elettriche
: positiva e negativa.
Le scariche nei gas fanno scoprire i raggi catodici, che sono costituiti da corpuscoli di carica negativa
e massa costante chiamati
elettroni
.
La massa dell’elettrone è 1837 volte più piccola di quella dell’atomo di idrogeno e pertanto l’atomo è
una porzione di materia che può essere ancora divisa.
L’elettrone viene definito come una particella avente carica negativa unitaria.
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