Lezione 1 – L’atomo, ovvero l’indivisibile, ora

scomposto

Un’occhiata in giro

I nostri ‘vicini’

Particelle ed evoluzione dell’universo

I quark

Costituzione della materia

Particella Simbolo Massa (kg) Carica elettrica (C)

protone p 1,672 · 10-27 + 1,60 · 10-19

neutrone n 1,675 · 10-27 0

elettrone e 9,11 · 10-31 - 1,60 · 10-19

Designazione di un atomo

Unità di massa atomica

Il moderno campione di massa atomica è la massa dell'atomo di carbonio-12. Per definizione, essa è pari esattamente a 12 unità di massa atomica. Perciò, l'unità di massa atomica (simbolo: uma) è pari a un dodicesimo della massa dell'atomo di carbonio-12.

Unità di massa atomica

• L'unità di massa atomica (uma o semplicemente u oppure talvolta dalton) equivale a una massa assoluta di 1,66053886 ·10-24 grammi (pari all’inverso del Numero di Avogadro, 1/NA, come verrà spiegato in

seguito) . Il valore approssimato usato in questo contesto nei calcoli sarà

• 1 uma = 1,66·10-24 grammi

IsotopiSi-28 28Si 92,23% Z=14 N=14 Z=28

Si-29 29Si 4,67% Z=14 N=15 Z=29

Si-30 30Si 3,10% Z=14 N=16 Z=30

100,00%

Isotopi e loro masse

Contributo di 28Si alla massa atomica di Si =

27,97693 uma · 0,9223 = 25,8031 uma

Con calcoli simili si ottengono i contributi di 29Si (28,976495 uma · 0,0467 = 1,3532 uma)

e di 30Si (29,973770 uma· 0,0310 = 0,9292 uma)

sommando i tre contributi si ottiene la massa atomica media del silicio:

massa atomica del Si =

25,8031 uma + 1,3532 uma + 0,9292 uma = 28,0855 uma

Isotopi, un altro esempio

Invece delle frazioni si possono usare le percentuali.

Le masse non sono additive

Kg uma

neutrone

protone

elettrone

1,675·10-27

1,672·10-27

9,109·10-31

1,00866

1,00727

0,000548

6·n + 6·p + 6·e

carbonio-12

2,008·10-26

1,992·10-26

12,099

12,000

Equivalenza massa - energia

 

E = m · c2

Questa energia è necessaria per tenere uniti i nucleoni all’interno dell’atomo del nucleo. Tale quantità è chiamata difetto di massa.

1,6·10-28 kg * (300 000 000 m/s)2 = 1,5·10-11 J/nucleo

Tubo di Crooks

Deflessione del fascio elettronico

Millikan : ciascuna gocciolina è sottoposta ad una forza

elettrica Fe = Eq ed alla forza peso Fp = mg.

Carica dell’elettrone = 1,602·10-19 C Massa dell’elettrone = 9,109·10-31 kg

Rapporto massa protone/massa elettrone = 1835

Spettrometro di massa

Decadimento radioattivo

Decadimento α

ZA

ZAX Y He

24

24

Decadimento β

epn eYX A

ZAZ 1