staff.polito.it/daniele.mazza
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Lezione 1 – L’atomo, ovvero l’indivisibile, ora
scomposto
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Un’occhiata in giro
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I nostri ‘vicini’
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Particelle ed evoluzione dell’universo
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I quark
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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
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Designazione di un atomo
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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.
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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
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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%
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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
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Isotopi, un altro esempio
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Invece delle frazioni si possono usare le percentuali.
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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
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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
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Tubo di Crooks
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Deflessione del fascio elettronico
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Millikan : ciascuna gocciolina è sottoposta ad una forza
elettrica Fe = Eq ed alla forza peso Fp = mg.
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Carica dell’elettrone = 1,602·10-19 C Massa dell’elettrone = 9,109·10-31 kg
Rapporto massa protone/massa elettrone = 1835
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Spettrometro di massa
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Decadimento radioattivo
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Decadimento α
ZA
ZAX Y He
24
24
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Decadimento β
epn eYX A
ZAZ 1
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