1maria teresa renzi 600 a.C. Teoria di Talete 400 a.C. Teoria di Democrito 300 a.C. Teoria di...

1maria teresa renzi

600 a.C. Teoria di Talete

400 a.C. Teoria di Democrito

300 a.C. Teoria di Aristotele

Medioevo: domina la teoria di Aristotele

Rinascimento: si riscopre la teoria di Democrito

STORIA ANTICA

2maria teresa renzi

TALETETALETE Filosofo greco del’ 600 Filosofo greco del’ 600

a.C.. Fu uno dei primia a.C.. Fu uno dei primia teorizzarel’origine della teorizzarel’origine della materia. materia.

Egli sosteneva che: la Egli sosteneva che: la materia traesse origine materia traesse origine dall’dall’acqua, la quale , la quale solidificandosolidificando diventava diventava terraterra ed evaporando ed evaporando diventava diventava aria.aria.

3maria teresa renzi

DEMOCRITODEMOCRITOFilosofo greco (460 – 370 a.C.). Con democrito

nasce la teoria atomica della materia. Intuisce che la materia è formata da piccolissime particelle che lui chiama atomi.

4maria teresa renzi

ARISTOTELEARISTOTELE

Filosofo greco, negava l’esistenza del vuoto per cui attribuiva a tutti gli elementi una natura materiale.

Aristotele negava l’esistenza degli atomi ritenendo la materia costituita da:

terra, acqua, fuoco e aria

5maria teresa renzi

STORIA MODERNASTORIA MODERNA1789: Legge di Lavoisier ( nasce la chimica moderna)

1794: Legge di Proust

1803: Teoria di Dalton

1854: Scoperta del raggio catodico

1869: Tavola periodica ( Mendeleev )

1886: Scoperta del protone (Goldstein)

1897: teoria atomica di Thomson

1900: Sviluppo della teoria Quantistica ( Plank )

6maria teresa renzi

L’Atomo di Dalton L’Atomo di Dalton La comprensione moderna della materia non è emersa fino al

1806 quando John Dalton presentò la sua “teoria atomica”:

Ciascun elemento chimico è composto di atomi.

Gli atomi di un dato elemento sono tutti uguali ed hanno tutti la stessa massa.

Atomi di diversi elementi sono diversi.

Durante una reazione chimica gli atomi coinvolti non si creano nè si distruggono.

I composti chimici si formano quando atomi di 2 o più elementi si combinano insieme.

7maria teresa renzi

Legge delle Proporzioni Legge delle Proporzioni MultipleMultiple

Quando due elementi si combinano per dare più di un composto, Quando due elementi si combinano per dare più di un composto, mantenendo costanti le quantità in massa dell’uno, le quantità in mantenendo costanti le quantità in massa dell’uno, le quantità in massa dell’altro stanno in un rapporto espresso da numeri interi e massa dell’altro stanno in un rapporto espresso da numeri interi e piccolipiccoli

L’acqua ossigenata deve contenere il doppio della quantità di ossigeno contenuta nell’acqua, in quanto non si possono aggiungere parti di atomo ma solo multipli interi di essi.

idrogenogossigenog

18

idrogenogossigenog

116

Acqua (H2O):Acqua (H2O):

Acqua Ossigenata (Perossido di Acqua Ossigenata (Perossido di Idrogeno HIdrogeno H22OO22):):

8maria teresa renzi

Legge delle proporzioni multiple

Atomi del tipo X Atomi del tipo Y Composto con gli elementi X e Y

9maria teresa renzi

E’ noto, fin dall’antichità, che una bacchetta di ambra,

strofinata con una pelle di pecora, acquista la capacità di attirare frammenti di pelo e di altri materiali.

“Elektron” è il nome che gli antichi greci davano all’ambra, sostanza che, strofinata, poteva attirare la paglia.

“Elettricità” è il nome con il quale noi, oggi, indichiamo tutti i fenomeni attribuibili all’esistenza di cariche elettriche nella materia.

La natura elettrica della La natura elettrica della materiamateria

10maria teresa renzi

Esperimenti di Esperimenti di elettrostatica nei salotti elettrostatica nei salotti

aristocratici del ‘700aristocratici del ‘700 Un giovanetto, sospeso Un giovanetto, sospeso con una corda, viene con una corda, viene elettrizzato attraverso elettrizzato attraverso i piedi e, con la mano, i piedi e, con la mano, è in grado di attrarre è in grado di attrarre piccoli pezzetti di cartapiccoli pezzetti di carta


Benjamin Franklin Benjamin Franklin 1700-17901700-1790

Nel XVIII secolo Franklin immaginava Nel XVIII secolo Franklin immaginava la materia come una spugna: la materia come una spugna:

quando si strofina una bacchetta di quando si strofina una bacchetta di vetro con un panno di seta, una vetro con un panno di seta, una parte di elettricità si trasferisce parte di elettricità si trasferisce dalla dalla seta (-)seta (-) la la vetro(+)vetro(+) ; ;

quando si strofina una bacchetta quando si strofina una bacchetta d’ambra con un panno di lana, d’ambra con un panno di lana, l’elettricità si trasferisce l’elettricità si trasferisce dall’ambra dall’ambra (-)(-) alla alla lana (+)lana (+)

La quantità di elettricità (positiva o La quantità di elettricità (positiva o negativa) di un corpo venne da lui negativa) di un corpo venne da lui

chiamata "chiamata "caricacarica". ". Franklin avanzò anche l'ipotesi Franklin avanzò anche l'ipotesi

fondamentale secondo cui la fondamentale secondo cui la carica non viene ne creata ne carica non viene ne creata ne distrutta, solo trasferita.distrutta, solo trasferita.


1855 Geisler costruì le prime pompe a 1855 Geisler costruì le prime pompe a mercurio e i primi tubi in vetro resistenti mercurio e i primi tubi in vetro resistenti

a pressioni interne = a 1/10 000 della a pressioni interne = a 1/10 000 della pressione atmosfericapressione atmosferica

nel 1855 nel 1855 GeisslerGeissler inventò la inventò la prima pompa a vuoto al mercurio.prima pompa a vuoto al mercurio.

Essa permise di ottenere pressioni Essa permise di ottenere pressioni di 0.01 mmHg.(più tardi questa di 0.01 mmHg.(più tardi questa pompa contribuirà al successo pompa contribuirà al successo della prima lampada ad della prima lampada ad incandescenza di Edison 1879).incandescenza di Edison 1879).

Heinrich Geissler (1814-1879), figlio di un soffiatore di vetro, continuò il Heinrich Geissler (1814-1879), figlio di un soffiatore di vetro, continuò il lavoro del padre unendo ad esso un grande interesse per le scienze naturali lavoro del padre unendo ad esso un grande interesse per le scienze naturali sperimentali.sperimentali. fu così che inserendo due elettrodi (+) e (-), collegati a un rocchetto di Ruhmkorffin un tubo ad aria rarefatta osservò che alle scariche elettriche subentravano fenomeni di differente luminosità in relazione alla pressione del gas interno al tubo


I tubi di geisslerI tubi di geissler


L’utilizzo del “tubo di Crookes” (1897) permise di scoprire gli elettroni .

Si tratta di un tubo di vetro resistente, alle estremità del quale sono applicati due elettrodi, collegati al polo positivo e al polo negativo di un generatore di corrente.


- +

CATODO ANODO

Verifichiamo anche noi in laboratorio:

In condizioni di d.d.p dell’ordine di 10 000 Volt si può osservare all’interno del tubo l’emissione di “raggi” luminosi che, partendo dal catodo, si dirigono verso l’anodo,

All’aumentare della rarefazione del gas contenuto nel tubo si osserva, dapprima un raddrizzamento del raggio, poi la sua scomparsa accompagnata dalla comparsa di una tenue luminosità sul vetro opposto al catodo.

catodo anodo


Per ottenere d.d.p. periodiche di alcune migliaia di Volt usiamo il rocchetto di Ruhmkorff


Scarica nell’aria a pressione atmosferica normale

Interruttore elettrolitico


Tubo dal quale si può estrarre aria e ottenere la scarica elettrica

Scarica elettrica nell’aria rarefatta

Pompa per estrarre aria da tubi vari


rocchetto

Gas rarefatto

aria

Scarica nell’aria a pressione normale: distanza elettrodi 3 cm

Scarica nel gas rarefatto:diventa luminoso:distanza 30 cm


rocchetto

Gas rarefatto

aria

Scarica nell’aria a pressione normale:distanza elettrodi 3 cm


Pompa per vuoto


rocchetto

Gas rarefatto

aria



Tubi di Geissler a luminescenza


gli studi sulle sacariche elettriche nei gas gli studi sulle sacariche elettriche nei gas rarefatti continuarono negli anni rarefatti continuarono negli anni

successivi ad opera di successivi ad opera di JuliusJulius PluckerPlucker (1801-1868).(1801-1868).

Egli osservò che le Egli osservò che le linee spettralilinee spettrali dei gas contenuti in tubi di vetro e dei gas contenuti in tubi di vetro e sottoposti a d.d.p. erano caratteristiche sottoposti a d.d.p. erano caratteristiche per ogni sostanza chimicaper ogni sostanza chimica,,

Per quanto riguarda le scariche elettriche nei gas rarefatti, Plucker osservò Per quanto riguarda le scariche elettriche nei gas rarefatti, Plucker osservò che, avvicinando un magnete al tubo di scarica, cambiava la posizione del che, avvicinando un magnete al tubo di scarica, cambiava la posizione del bagliore sulle pareti. Dedusse che la scarica veniva bagliore sulle pareti. Dedusse che la scarica veniva deviata daideviata dai campi campi magneticimagnetici. .

I suoi esperimenti più importanti furono però quelli che lo portarono ad I suoi esperimenti più importanti furono però quelli che lo portarono ad osservare che osservare che la luminescenzala luminescenza che si produceva che si produceva cambiava a seconda del cambiava a seconda del vuotovuoto che era stato fatto. che era stato fatto.

Abbassando la pressioneAbbassando la pressione del gas all'interno del tubo del gas all'interno del tubo diminuiva la diminuiva la luminescenzaluminescenza nel tubo, mentre il vetro opposto al catodo emanava una nel tubo, mentre il vetro opposto al catodo emanava una luce verdastra. luce verdastra.

Era come se il catodo emettesse qualcosa che raggiungeva la parte Era come se il catodo emettesse qualcosa che raggiungeva la parte opposta al catodo. opposta al catodo.

i suoi studi principali riguardarono i suoi studi principali riguardarono la spettroscopiala spettroscopia e le scariche elettriche nei gas rarefatti.e le scariche elettriche nei gas rarefatti.


1869 1869

HittorHittorff

Gli studi di Plucker sulle scariche elettriche nei gas rarefatti furono continuati da un suo allievo J.W. Hittorf (1824-1914) che, utilizzando la pompa di Sprengel, riuscì ad ottenere pressioni inferiori a 0.001 mbar.

Egli pose all'interno dei tubi a vuoto degli ostacoli solidi.

Osservò che questi corpi gettavano un'ombra nella parete del tubo opposta al catodo.

Arrivò cosi ad affermare che ciò che il catodo emetteva si Arrivò cosi ad affermare che ciò che il catodo emetteva si comportava in modo simile ai raggi luminosi e comportava in modo simile ai raggi luminosi e si propagava in si propagava in linea rettalinea retta.. Si cominciano cosi ad affermare tra gli studiosi della Si cominciano cosi ad affermare tra gli studiosi della radiazione catodica radiazione catodica due diverse interpretazionidue diverse interpretazioni dei fenomeni dei fenomeni osservati: osservati: una interpretazione corpuscolare e una una interpretazione corpuscolare e una ondulatoria.ondulatoria.

tubo di Crookes con croce di Malta:


Scala di Cross

Serie di tubi con ariararefatta in grado

crescentese collegati al rocchettosi ottengono scariche

e colorazioni diverse infunzione anche della

natura dei gas contenuti

Rarefazione crescente

Al rocchetto

Al rocchetto


Applicandolo stesso potenziale

a tubi contenentiaria

con vuotocrescente

si osservanoaspetti e colori varialla fine

appare vetroverdastro per

effetto dell’urto dei

raggicatodici

Rarefazione crescente catodo

anodo


rocchetto

aria


Scarica nel tubo a vuoto:(Crookes) :i raggi catodici colpiscono il vetro che diventa verdastro ed emette raggi X

catodo anodo

Raggi X

Raggi X


William Crookes (1875 ). Sostenitore della teoria Sostenitore della teoria

corpuscolarecorpuscolare della radiazione catodica della radiazione catodica ideò una molteplicità di tubi a vuoto, tra ideò una molteplicità di tubi a vuoto, tra questi va ricordato il tubo di Crookes con questi va ricordato il tubo di Crookes con mulinello:mulinello:

all'interno di un tubo a vuoto all'interno di un tubo a vuoto era stato posto un mulinello a era stato posto un mulinello a pale libero di muoversi lungo pale libero di muoversi lungo due rotaie.due rotaie.

Applicando una differenza di Applicando una differenza di potenziale agli elettrodi si potenziale agli elettrodi si notava che il mulinello, colpito notava che il mulinello, colpito dalla radiazione catodica, dalla radiazione catodica, cominciava a girare cominciava a girare

Tubo a vuoto con mulinelloTubo a vuoto con mulinello

i raggi emessi sono formati da particelle con una certa massa


rocchetto

Tubo con aria rarefatta: se collegato al rocchetto il mulinello colpito

dalle radiazioni entra in movimento


Applicando la stessa tensione a tubi con gas diversi e stessa densità, si osservano colori diversi per ogni gas o vapore contenuto

Tubi luminescentitrasparenti, con gasdi varia natura:colore in funzionedi gas presente

Neon:rossoneon-Ar-Hg:bleuelio:giallaargon:verde

neon elio argonNe-A-Hg


Tubi fluorescenti: contengono argon, mercurio vaporizzato:i gascolpiti dalla scarica emettono radiazione che viene assorbita da

particolari pigmenti (fosfori) usati per opacizzare il vetro trasparente:tali sostanze a loro volta emettono luce con la frequenza desiderata:

es.luce bianca

Tubo trasparente-colore rosso Tubo con fosfori:colore bianco


1876 Goldstein 1876 Goldstein Goldstein decise di dare il nome di "Goldstein decise di dare il nome di "raggi raggi

catodici"catodici" alla radiazione emessa dal catodo. alla radiazione emessa dal catodo.

utilizzando tubi a vuoto contenenti più elettrodi, mostrò che la radiazione era indipendente dalla posizione dell'anodo e che essa veniva emessa in direzione perpendicolare alla superficie del catodo.


1897 Thomson chiamò 1897 Thomson chiamò elettronielettroni le “particelle” del raggio le “particelle” del raggio catodico ed elaborò un primo modello atomico catodico ed elaborò un primo modello atomico

contenente cariche elettrichecontenente cariche elettriche


Generatore di tensione

Esperimento di ThomsonEsperimento di Thomson

Aggiungendo un campo elettrico extra…Aggiungendo un campo elettrico extra…

+

-

Campo elettricoextra


Generatore di tensione

Esperimento di Thomson Esperimento di Thomson

+

-

Campo elettrico extra

… … il raggio devia verso l’elettrodo il raggio devia verso l’elettrodo positivo positivo dunque le particelle che lo dunque le particelle che lo compongono hanno carica negativacompongono hanno carica negativa


Thomson calcolò il rapporto carica/massa dell’elettrone =

1,759 x108 c/g.

catodo

Anodo forato

Deflessione magnetica = Campo magnetico x velocitàDeflessione elettrica Campo elettrico

ponendo a confronto i valori ottenuti da un certo numero di prove, riuscì a calcolare la velocità degli elettroni. Poi considerando la velocità come una grandezza nota, poté, da una delle due formule, determinare il rapporto carica/massa/

Thomson applicò ai raggi campi elettrici e campi magnetici di intensità note e misurò l’entità della deflessione dei raggi;


Joseph.John.Thomson arrivò a Joseph.John.Thomson arrivò a concludere che: gli elettroni concludere che: gli elettroni

sono i costituenti sono i costituenti fondamentali della materia.fondamentali della materia.

Conferme Conferme successive:successive:

- effetto fotoelettrico - effetto fotoelettrico (Einstein 1905),(Einstein 1905),

- effetto - effetto termoionico,termoionico,

- raggi - raggi ββ..


Millikan misura la carica dell'elettrone (1908-1909) e riceve il premio Nobel nel 1023

Per misurare la carica di un elettrone, Millikan studia il Per misurare la carica di un elettrone, Millikan studia il modo in cui si muovono piccole particelle elettricamente modo in cui si muovono piccole particelle elettricamente cariche fra due piastre metalliche parallele caricate una cariche fra due piastre metalliche parallele caricate una positivamente e l’altra negativamente tramite una batteria.positivamente e l’altra negativamente tramite una batteria.


Quantizzazione della carica elettrica: esperimento di Millikan

Gocce di olio cariche elettricamente vengono fatte cadere in presenza di un campo elettrico.

Dalla massa nota delle goccioline e dal voltaggio applicato per mantenere ferme le gocce cariche si può calcolare la carica presente sulle gocce.

tutte le cariche elettriche sono multiple di una carica elementare minima che viene assunta come carica dell'elettrone.

e=1,602 10-19 C (coulomb)


Il dispositivo costruito da Millikan è formato da un Il dispositivo costruito da Millikan è formato da un condensatore tra le cui piastre vengono spruzzate condensatore tra le cui piastre vengono spruzzate per mezzo di un polverizzatore delle gocce di olioper mezzo di un polverizzatore delle gocce di olio

polverizzatore

condensatoremicroscopio

Pompa a vuoto


Scelta una gocciolina se ne può misurare la velocità di deriva (a Scelta una gocciolina se ne può misurare la velocità di deriva (a condensatore scarico) dovuta all'equilibrio fra la condensatore scarico) dovuta all'equilibrio fra la forza di gravitàforza di gravità e e quella di quella di attrito viscosoattrito viscoso con l'aria della camera. con l'aria della camera.

La gocciolina possiede delle cariche elettriche superficiali, indotte La gocciolina possiede delle cariche elettriche superficiali, indotte dallo sfregamento con il condotto che la immette nella camera (in dallo sfregamento con il condotto che la immette nella camera (in alternativa le goccioline possono essere elettrizzate anche per alternativa le goccioline possono essere elettrizzate anche per esposizione a radiazioni ionizzanti). esposizione a radiazioni ionizzanti).

Applicando una differenza di potenziale alle armature del Applicando una differenza di potenziale alle armature del condensatore si può allora esercitare una condensatore si può allora esercitare una forza elettricaforza elettrica sulla goccia sulla goccia in modo da fermarla. in modo da fermarla.

•Ripetendo l’esperienza più volte e con diverse gocce, si osserva che valori del campo elettrico che fermano le gocce sono tutti multipli di un valore unico, appunto proporzionale alla carica dell'elettrone.


Consideriamo le forze a cui è soggetta la goccia: Consideriamo le forze a cui è soggetta la goccia: forza peso: forza peso: F = m gF = m g forza di attrito viscoso con l'aria: forza di attrito viscoso con l'aria: F = 6ρηvRF = 6ρηvR forza elettrostatica: forza elettrostatica: F = q ·V/dF = q ·V/d m = massa della goccia,m = massa della goccia, g = accelerazione di gravità, g = accelerazione di gravità, q = carica sulla goccia, q = carica sulla goccia, V = potenziale elettrico, V = potenziale elettrico, d = distanza tra le armature del condensatore,d = distanza tra le armature del condensatore, η = coefficiente di viscosità dell'aria, η = coefficiente di viscosità dell'aria, R = raggio della goccia, R = raggio della goccia, v = velocità della goccia,v = velocità della goccia, ρ = densità della goccia. ρ = densità della goccia. Se si applica un’opportuna differenza di potenziale Se si applica un’opportuna differenza di potenziale

V tra le armature del condensatore, V tra le armature del condensatore, tale che la tale che la forza elettrica eguagli la forza peso,forza elettrica eguagli la forza peso, la la gocciolina resta sospesa in equilibrio. gocciolina resta sospesa in equilibrio.


Durante il processo di spruzzamento le gocce si caricano ( + e -) per strofinio.

1° parte = piastre non caricate la goccia, dopo un piccolo intervallo di tempo di moto accelerato, raggiunge una velocità di regime costante perché mg è equilibrata dalla forza dovuta alla resistenza dell’aria

2° = piastre caricate in modo che la forza elettrica del campo faccia equilibrio alla mg,

EQ = mg

La goccia rallenta e si arresta a causa della resistenza dell’aria


3° parte = piastre caricate invertendo la polarità.3° parte = piastre caricate invertendo la polarità.

EQ = 2mgEQ = 2mg

La velocità a regime è il doppio di quella che si ha in assenza La velocità a regime è il doppio di quella che si ha in assenza di campo elettrico.di campo elettrico.

la velocità a regime è direttamente proporzionale alla la velocità a regime è direttamente proporzionale alla forza risultante.forza risultante.

4° parte = si regola la d.d.p. e si fa variare la carica delle gocce 4° parte = si regola la d.d.p. e si fa variare la carica delle gocce con i raggi xcon i raggi x

La velocità a regime è direttamente proporzionale alla La velocità a regime è direttamente proporzionale alla variazione di carica ( variazione di carica ( DDq)q)

Le velocità misurate sono tutte multiplo di una stesso valoreLe velocità misurate sono tutte multiplo di una stesso valore tutte le cariche sono multipli interi di una carica tutte le cariche sono multipli interi di una carica

elementare non frazionabile = elementare non frazionabile = 1,6x10 1,6x10 -19-19 C C La carica elementare coincide con la carica dell’elettroneLa carica elementare coincide con la carica dell’elettrone Nota la carica è stata calcolata la massa Nota la carica è stata calcolata la massa

dell’elettrone = dell’elettrone = 9,11x10 9,11x10 –28–28 g g


rivelatore catodo forato anodo

-

+ +

+ +

+

+

+

atomo neutro

ione positivo

elettrone

1886 Goldstein (osservazione dei raggi canale e scoperta dei

protoni).

Il tubo di scarica venne modificato spostando il catodo, opportunamente forato, e ponendo all’interno un gas.


1886 Goldstein scopre 1886 Goldstein scopre i raggi canalei raggi canale

1898 Wien calcola il 1898 Wien calcola il rapporto carica/massa rapporto carica/massa del raggio canale e del raggio canale e scopre che varia al scopre che varia al variare del gasvariare del gas


Modello atomico di Modello atomico di ThomsonThomson


Atomo di ThomsonAtomo di ThomsonFatti Fatti sperimentali salienti: salienti: Scoperta dell’elettrone. Scoperta dell’elettrone. Insuccesso nella scoperta Insuccesso nella scoperta

di un’analoga carica di un’analoga carica positiva. positiva.

Neutralità elettrica Neutralità elettrica dell’atomo dell’atomo

Modello a “panettone” dell’atomo

elettroni

Carica positiva


““pezzi” mancanti nel pezzi” mancanti nel puzzle atomico puzzle atomico

Oggigiorno sappiamo che un atomo, Oggigiorno sappiamo che un atomo, oltre agli oltre agli

elettroni contiene anche:elettroni contiene anche: Protoni – carichi positivamente e – carichi positivamente e

1837 volte più massicci degli 1837 volte più massicci degli elettroni.elettroni.

Neutroni – neutri ma con all’incicrca – neutri ma con all’incicrca la stessa massa dei protoni.la stessa massa dei protoni.

Ma dove si trovano? Ma dove si trovano?


1896 Bequerelle scopre la radioattività 1896 Bequerelle scopre la radioattività dei sali di uraniodei sali di uranio


1899 i Curie 1899 i Curie scoprono la scoprono la

radioattività del radioattività del radio e del radio e del

poloniopolonio


Esperimento di Rutherford Ernest Rutherford fisico inglese. (1910)Ernest Rutherford fisico inglese. (1910)

Partì dall’assunzione che il modello di Thomson Partì dall’assunzione che il modello di Thomson fosse corretto.fosse corretto.

Provò a misurare l’estensione spaziale di un Provò a misurare l’estensione spaziale di un atomo. atomo.

Utilizzò la “Utilizzò la “radioattivitàradioattività”, cioè particelle ”, cioè particelle , , cariche positivamente, rilasciate dall’cariche positivamente, rilasciate dall’Uranio. .

Rutherford le usò come “proiettili”, sparandoli Rutherford le usò come “proiettili”, sparandoli contro una lamina d’oro, usata come bersaglio, contro una lamina d’oro, usata come bersaglio, sottilissima, spessa solo qualche strato atomico, e sottilissima, spessa solo qualche strato atomico, e verificando il loro punto di impatto su di uno verificando il loro punto di impatto su di uno schermo fluorescente. schermo fluorescente.


Rutherford bombarda con un Rutherford bombarda con un fascio di particelle un sottile fascio di particelle un sottile

foglio d’orofoglio d’oro


blocco di piombo

Uranio

lamina d’oro

schermo fluorescente

Esperimento di Rutherford

setup sperimentale


Ciò che Rutherford si Ciò che Rutherford si aspettava era che:aspettava era che:

Le particelle Le particelle passassero attraverso la passassero attraverso la lamina senza deviare apprezzabilmente dalla lamina senza deviare apprezzabilmente dalla loro traiettoria.loro traiettoria.

Perchè le cariche positive erano distribuite le cariche positive erano distribuite

uniformemente in tutto il volume atomico.uniformemente in tutto il volume atomico.

In poche parole, secondo Rutherford, l’esperimento avrebbe dovuto

svolgersi così:


Perchè …


Perchè, secondo il modello di Thomson dell’Atomo la massa dell’atomo (regione verde) carica positivamente doveva essere distribuita uniformemente all’interno del volume atomico.


“Bombardando” più atomi di oro doveva succedere qualcosa di simile …


invece, Rutherford osservò che …


Spiegazione di Rutherford del risultato sperimentale ottenuto:

+

l’l’atomoatomo risulta risulta praticamentepraticamente vuotovuoto;; Contiene, nel centro, un pezzettino di Contiene, nel centro, un pezzettino di

materia (materia (nucleo), molto denso e dotato ), molto denso e dotato di carica elettrica positiva, in cui è di carica elettrica positiva, in cui è concentrata l’intera massa; concentrata l’intera massa;

Le particelle Le particelle (cariche positivamente) (cariche positivamente) se si avvicinano abbastanza al se si avvicinano abbastanza al nucleo vengono deviate in modo sostanziale.vengono deviate in modo sostanziale.


InfattiInfatti

+


L’Atomo e la sua L’Atomo e la sua DensitàDensità La maggior parte delle particelle La maggior parte delle particelle , cariche +, , cariche +,

passano indisturbate: perciò, la quasi totalità del passano indisturbate: perciò, la quasi totalità del volume dell’atomo deve essere praticamente volume dell’atomo deve essere praticamente vuota. vuota.

Le deviazioni dei proiettili incidenti, quando Le deviazioni dei proiettili incidenti, quando avvengono, sono significative: avvengono, sono significative: perciò l’atomo deve contenere un pezzo di materia perciò l’atomo deve contenere un pezzo di materia carico positivamente, piccolo e massiccio. carico positivamente, piccolo e massiccio.

Conclusioni Conclusioni :: volume piccolo, massa elevata e, quindi, elevata volume piccolo, massa elevata e, quindi, elevata

densità. densità. Rutherford aveva scoperto il Rutherford aveva scoperto il nucleonucleo dell’ dell’atomoatomo. .


Un nucleo atomico è caratterizzato da:

•numero atomico (Z) che indica il numero di protoni

•numero di massa (A) che rappresenta il numero totale di nucleoni presenti nel nucleo atomico.

Se indichiamo con N il numero di neutroni, possiamo scrivere: A=N+Z.

NAZ X


ISOBARIISOBARI Nuclidi con eguale numero di massa Nuclidi con eguale numero di massa AA

ISOTOPIISOTOPI Nuclidi con eguale numero atomico Nuclidi con eguale numero atomico ZZ

ISOTONIISOTONI Nuclidi con eguale numero di neutroni Nuclidi con eguale numero di neutroni

NN

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