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Le particelle dell’atomo Modulo 3 U.D. 1. Chimica Prof. Augusto Festino Liceo Scientifico “G. Salvemini” A.S. 2005/06. La natura elettrica della materia Le particelle fondamentali I modelli atomici di Thomson e Rutherford Numero atomico, numero di massa e isotopi

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Presentation Transcript
le particelle dell atomo modulo 3 u d 1

Le particelle dell’atomoModulo 3 U.D. 1

Chimica

Prof. Augusto Festino

Liceo Scientifico “G. Salvemini”

A.S. 2005/06

slide2
La natura elettrica della materia
  • Le particelle fondamentali
  • I modelli atomici di Thomson e Rutherford
  • Numero atomico, numero di massa e isotopi
  • Il nucleo dell’atomo e le sue trasformazioni (facoltativo)
slide3

J.J. THOMPSON

H+

e-

Scoperta dell’elettrone

Animazione esperimento di Thomson

Esperimento di Thomson

  • Nel 1897 identifica nei raggi catodici le particelle più piccole che formano la materia: gli elettroni
  • Gli elettroni hanno una massa di 9,1·10-28 grammi, pari a circa 1/2000 dell’atomo più leggero, idrogeno H
  • portano una carica di segno (– ) pari a 1,6·10-19 coulomb
  • hanno sempre le stesse caratteristiche, qualunque sia il materiale da cui provengono
slide4

MODELLO A “PUDDING”

Thomson nel 1906 presentò il modello dell’atomo come

  • un insieme di particelle con carica positiva, massicce e voluminose, tra le quali si muovevano
  • gli elettroni, con massa molto inferiore e con carica negativa ma uguale a quella delle particelle positive per cui
  • l’atomo elettricamente neutro è formato da parti positive e negative in numero uguale
slide5

+

+

α

β

e

Ernest RUTHERFORD

  • Nel 1899 inizia a studiare la natura delle radiazione α e β emesse da elementi radioattivi
  • Particelle β sono gli elettroni -e--
  • Particelle α sono nuclei di elio con due cariche positive - He++ -
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Esperimento di Rutherford

Progetto di esperimento

ipotesi

  • una foglia d’oro è costituita da pochi strati di atomi voluminosi e massicci (modello di Thomson)
  • una sorgente radioattiva di particelle α -come il polonio- funge da “mitragliatrice”
  • si studiano i “frammenti” degli atomi di oro colpiti e spezzati
  • se esistono atomi che “si spezzano” spontaneamente, come dimostrato dagli esperimenti dei Curie e di Becquerel sulla radioattività (Nobel 1903)
  • è possibile “rompere” artificialmente l’atomo in laboratorio
  • e dall’analisi dei “pezzi” ricavarne la struttura
slide7

Esperimento di Rutherford

Animazione 1

procedimento

Animazione 2

materiale

  • polonio che emette particelle α
  • foglia d’oro
  • contattore Geiger montato su meccanismo che ruota attorno alla lamina
slide8

Esperimento di Rutherford

  • quasi tutta la massa dell’atomo occupa una ridottissima porzione del suo volume totale, al centro  nucleo
  • esso è costituito da particelle positive-protoni- e probabilmente da altre neutre .
  • Il nucleo è, perciò, elettricamente positivo
  • gli elettroni, dotati di carica elettrica negativa, ruotano su orbite a grande distanza dal nucleo, come pianeti attorno al sole
  • quando protoni ed elettroni sono nello stesso numero, l’atomo è elettricamente neutro

conclusioni

slide9

modello atomico di Rutherford (1911)

- nel nucleo è concentrata tutta lacarica positiva dell’atomo e la gran parte della massa di esso

  • raggio dell’atomo 10-8 cm
  • raggio del nucleo  10-12 cm
  • - la carica del nucleo corrisponde al numero dei protoni che contiene e viene chiamata

il nucleo è 10.000 volte più piccolo dell’intero atomo di cui fa parte

10-12

 = 10-4

10-8

gli elettroni vengono trattenuti

dal nucleo mediante

forze di natura elettrostatica

(coulombiane)

NUMERO ATOMICO

atomi molecole e ioni
Atomi, Molecole e Ioni

Nota: visto che gli atomi hanno un numero uguale di elettroni e protoni, non hanno una carica elettrica netta

1 amu = 1.66054 x 10-24 g

slide19

Atomi, Molecole e Ioni

  • Tutti gli atomi di un elemento hanno lo stesso numero di protoni nel nucleo
  • Siccome la carica netta di un atomo è 0, l’atomo deve contenere un numero uguale di elettroni
  • E i neutroni? Il loro numero può variare. Gli atomi che differiscono solo nel numero di neutroni si chiamano isotopi. Visto che il neutrone ha una massa di 1.0087 amu (il protone è 1.0073), diversi isotopi hanno diverse masse.

Esercizio sulla struttura atomica

Esercizio sugli isotopi 1

Esercizio sugli isotopi 2

slide20

Atomi, Molecole e Ioni

Tutti gli atomi di carbonio (C) hanno 6 protoni e 6 elettroni. Il numero di protoni dell’atomo di carbonio si denota in basso a sinistra del simbolo atomico:

Questo numero è chiamato numero atomico (Z) e siccome è sempre 6 per il carbonio è ridondante e usualmente si omette.

Un altro numero, il numero di massa (A) esprime la somma di protoni e neutroni presenti nel nucleo:

N. Neutroni = 12 -6 = 6

N. Neutroni = 14 -6 = 8

carta di identit di un elemento

numero protoni (Z)

+

numero neutroni

Numero di massa (A)

simbolo

dell’elemento

Numero atomico(Z)

12

Numero protoni

6

C

Carta di identità di un elemento
slide22

Numero atomico e numero di massa

NUMERO ATOMICO (Z )

numero protoni

Identifica l’elemento : è uguale

in tutti gli atomi di un elemento

atomo elettricamente neutro

numero protoni = numero elettroni

numeroneutroni

può essere diverso in atomi dello stesso elemento

si ricava : A  Z

slide23

isotopi

  • il numero di neutroni del nucleo di atomi dello stesso elemento può variare ma non variano le proprietà chimiche dell’elemento
  • atomi dello stesso elemento (stesso numero atomico) possono avere diverso numero di massa
  • occupano lo stesso posto (ίσοςτόπος) nella tavola che classifica gli elementi in base al numero atomico (v. tavola periodica)
  • per questo sono chiamati

isotopi

isotopi h e c
Isotopi H e C

i 3 isotopi dell’idrogeno

stesso numero atomico

(Z=1)

diverso numero di massa:

1, 2, 3

i 3 isotopi del carbonio

stesso numero atomico (Z=6)

diverso numero di massa: 12, 13, 14

slide26

massa atomica relativa e peso atomico

  • unità di massa atomica ( u.m.a. odalton) = 1/12

dell’isotopo 12 del carbonio (12C)

  • massa atomica relativa = rapporto tra la massa di un atomo

e l’ u.m.a.

peso atomico

dell’idrogeno

1,0079

1H:99,985%

2H: 0,015%

3H: instabile

peso atomico

12 C: 98,89%

13C: 1,11%

14C: instabile

media, in base alle frequenze,

delle masse atomiche

degli isotopi dell’elemento

peso atomico

del carbonio

12,011