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La storia dei modelli atomici: da Dalton a Bohr.
- 1. I modelli atomici: da Dalton a Bohr
- 2. Un modello atomico è la rappresentazione fisica dell'atomo, basati su studi, teorie ed evidenze scientifiche raccolte ed elaborate dagli studiosi. Nel tempo sono stati creati 4 modelli atomici: • John Dalton nel 1808; • Joseph John Thomson nel 1904; • Ernest Rutherford nel 1911; • Niels Bohr nel 1913.
- 3. John Dalton ( 1766-1844) John Dalton elabora il suo modello atomico sulla base delle 3 leggi ponderali: • La legge di conservazione della massa elaborata da Lavoisier; • La legge delle proporzioni definite elaborata da Proust; • La legge delle proporzioni multiple elaborata da egli stesso.
- 4. John Dalton ( 1766-1844) John Dalton elabora il suo modello atomico sulla base delle 3 leggi ponderali: • La legge di conservazione della massa elaborata da Lavoisier; • La legge delle proporzioni definite elaborata da Proust; • La legge delle proporzioni multiple elaborata da egli stesso. Egli attribuì agli atomi 4 caratteristiche, basate su quelle che attribuì loro Democrito: difatti disse che gli atomi fossero ingenerati, indistruttibili, indivisibili ed inalterabili.
- 5. John Dalton ( 1766-1844) John Dalton elabora il suo modello atomico sulla base delle 3 leggi ponderali: • La legge di conservazione della massa elaborata da Lavoisier; • La legge delle proporzioni definite elaborata da Proust; • La legge delle proporzioni multiple elaborata da egli stesso. Egli attribuì agli atomi 4 caratteristiche, basate su quelle che attribuì loro Democrito: difatti disse che gli atomi fossero ingenerati, indistruttibili, indivisibili ed inalterabili. Inoltre ritenne che gli atomi di uno stesso elemento fossero uguali fra loro, e questi differivano dagli atomi di un altro elemento solamente per delle caratteristiche come la dimensione ed il peso. Per finire, egli sosteneva che le reazioni chimiche erano basate sull'unione e sulla separazione degli atomi.
- 6. Il suo modello atomico è molto diverso da quello oggi accettato: difatti il suo modello non presentava alcuna particella sub-atomica (neutroni, protoni ed elettroni), ma solamente una sfera densa di materia ed elettricamente neutra. OMOGENEA NEUTRA
- 7. Joseph John Thomson (1856-1940) Un elemento fondamentale per la formulazione del suo modello atomico fu una scoperta fatta nel 1897 da egli stesso: egli scoprì l'elettrone, la prima particella sub- atomica ad essere scoperta.
- 8. Joseph John Thomson (1856-1940) Un elemento fondamentale per la formulazione del suo modello atomico fu una scoperta fatta nel 1897 da egli stesso: egli scoprì l'elettrone, la prima particella sub- atomica ad essere scoperta. Egli scoprì l'elettrone utilizzando un tubo di Crookes, che consiste in un tubo chiuso di vetro con un anodo (+) ed un catodo (-) posti alle estremità. Il tubo viene riempito con gas a bassa pressione, e, successivamente, quando la corrente ad alto voltaggio lo attraversa, si generano dei raggi fluorescenti, che vengono chiamati raggi catodici.
- 9. Joseph John Thomson (1856-1940) Un elemento fondamentale per la formulazione del suo modello atomico fu una scoperta fatta nel 1897 da egli stesso: egli scoprì l'elettrone, la prima particella sub- atomica ad essere scoperta. Egli scoprì l'elettrone utilizzando un tubo di Crookes, che consiste in un tubo chiuso di vetro con un anodo (+) ed un catodo (-) posti alle estremità. Il tubo viene riempito con gas a bassa pressione, e, successivamente, quando la corrente ad alto voltaggio lo attraversa, si generano dei raggi fluorescenti, che vengono chiamati raggi catodici. Crookes inserì questo tubo tra le armature di un condensatore, che funziona come una calamita, ossia una parte positiva ed una negativa si attraggono.
- 10. Joseph John Thomson (1856-1940) Un elemento fondamentale per la formulazione del suo modello atomico fu una scoperta fatta nel 1897 da egli stesso: egli scoprì l'elettrone, la prima particella sub- atomica ad essere scoperta. Egli scoprì l'elettrone utilizzando un tubo di Crookes, che consiste in un tubo chiuso di vetro con un anodo (+) ed un catodo (-) posti alle estremità. Il tubo viene riempito con gas a bassa pressione, e, successivamente, quando la corrente ad alto voltaggio lo attraversa, si generano dei raggi fluorescenti, che vengono chiamati raggi catodici. Crookes inserì questo tubo tra le armature di un condensatore, che funziona come una calamita, ossia una parte positiva ed una negativa si attraggono. Facendo ciò, egli si accorse che il raggio luminoso deviava verso l'armatura carica positivamente, e da questo dedusse che le particelle che componevano il raggio dovevano essere cariche negativamente, che egli chiamò elettroni.
- 11. Perciò egli creo il suo modello atomico, basandosi appunto sulla scoperta dell'elettrone. Come punto di riferimento prese la neutralità elettrica dell'atomo: infatti, dato che l'atomo doveva essere elettricamente neutro, agli elettroni (carichi negativamente) dovevano essere contrapposti delle uguali cariche positive. Egli quindi immaginò l'atomo come una sfera carica positivamente, all'interno del quale però erano incastonati gli elettroni, formulando il cosiddetto modello a panettone. NEUTRA
- 12. Ernest Rutherford (1871-1937) L'elaborazione del suo modello atomico si basa principalmente, oltre che alla scoperta dell'elettrone da parte di Thomson, ad un esperimento che fece egli stesso.
- 13. Ernest Rutherford (1871-1937) 1. L'esperimento di Rutherford consistette nel bombardare una lamina d'oro da 0,01 mm di spessore con delle particelle alfa, in questo caso atomi di elio privati di 2 elettroni cosicché potessero avere carica doppiamente positiva. 2. Intorno alla lamina d'oro Rutherford pose uno schermo di solfuro di zinco, in grado di evidenziare le particelle alfa che altrimenti sarebbero invisibili all'occhio umano. 3. Bombardando la lamina d'oro, Rutherford si accorse che la maggior parte delle particelle la attraversava senza deviazione, altre subendo deviazioni ed altre ancora con deviazioni maggiori di 90° ( in percentuale 1/8000).
- 14. Ernest Rutherford (1871-1937) Da ciò Rutherford dedusse che le particelle dovevano essere composte per la maggioranza da spazio vuoto, perché la maggior parte delle particelle riusciva a passare. Mentre doveva esserci una piccola parte di materia concentrata e caricata positivamente, che respingeva o deviava le particelle alfa. Infatti, secondo il modello atomico di Thomson le particelle alfa avrebbero dovuto attraversare completamente indisturbate la lamina d'oro, ma ciò non accade poiché la statistica è quasi nulla.
- 15. Ernest Rutherford (1871-1937) Il modello atomico di Rutherford prevede perciò una struttura caricata positivamente posta al centro dell'atomo e circondata da elettroni liberi di muoversi, prendendo il nome di "modello planetario".
- 16. Niels Bohr (1885-1962) Bohr riteneva che il modello atomico di Rutherford presentasse 2 lacune: • La prima diceva che secondo le leggi dell'elettromagnetismo l'elettrone avrebbe dovuto perdere energia, e di conseguenza precipitare e schiantarsi sul nucleo (cosa che non accade); • La seconda riguardava il non- spiegare (da parte del modello atomico) lo spettro di emissione degli elementi chimici (spettri di emissione della luce da una sorgente luminosa), ed in particolare dell'idrogeno, che essendo l'elemento più semplice è il meno complesso da analizzare.
- 17. Niels Bohr (1885-1962) SPETTRO DI EMISSIONE EMISSIONE DI ENERGIA Quindi conclusi gli studi sull'idrogeno allo stato stazionario (energia minima) e sull'idrogeno allo stato eccitato, ottenne 2 postulati
- 18. Niels Bohr (1885-1962) Ma questo non spiegava ancora a pieno lo spettro di emissione dell'energia di un elemento. Quindi Bohr ipotizzò che quando un atomo viene eccitato tramite calore od elettricità, i suoi elettroni possono saltare in un'orbita ad energia maggiore. Immediatamente dopo l'elettrone torna alla sua orbita stazionaria ad energia minima, e durante questa transizione di ritorno, l'energia precedentemente acquistata viene emessa sottoforma di quanti di energia (luce di frequenza determinata). Queste frequenze corrispondevano esattamente alle frequenze delle bande colorate dello spettro di emissione.
- 19. Niels Bohr (1885-1962) Di conseguenza, l'atomo di Bohr si presenta con un nucleo centrale molto denso e caricato positivamente, attorno al quale ruotano gli elettroni su delle orbite circolari concentriche, fisse e quantizzate, la cui energia aumenta all'aumentare della distanza dal nucleo.