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1. I modelli atomici Il 1nodello atomico a cui oggi ci riferiamo
è l'ultin1a tappa di diverse ipotesi 1:hc ,..;1..mo state avanzate,
a partire dal V secolo a.e. Già Democrito e altri filosofi greci
avevano parlato di aton10, che in greco significa indivisibile, per
teorizzare che la n1ater ia fosse costituita da particelle
piccolissime e indivisibili, 1na con la possibilità che fossero d
ifferenti per fo rma e dimensioni. Poi, fino all'inizio
dell'Ottocento non si conoscono proposte d i teorie o di mo-delli
atomici. Vediamo, in successione, come si è poi arrivati al modello
attuale di atomo.
John Dalton, nel 1808, fu il primo che, in era 1noderna, tentò
di fornire un 1nodello ato-n1ico e parlò degli atomi come piccole
palline sferiche, indivisibili e diverse da un elemento all 'altro;
cioè, elementi diversi sono formati da atomi diversi che non
possono t rasformarsi gli uni negli altri.
J.J. Thomson, fisico inglese (1856-1940), nel 1897 intuì che
l'atomo non fosse indivisibile, ma ipotizzò che fosse una sfera
omogenea di elettricità positiva, nella quale sono immerse delle
cariche negative, gli elettroni. Si pensi a un panettone di forma
sferica la cui pasta rappresenta la positività e l'uvetta gli
elettroni. Il modello di Thomson, infatti, è noto come n1odello a
panettone.
Ernest Rutherford, chimico e fisico neozelandese (1871-1937) ,
nel 1911 sperimentò e te-orizzò che la carica positiva (protoni) e
la massa (neutroni e protoni) dell 'atomo fos se con-centrata in
una zona estremamente piccola (nucleo) e che gli elettroni
ruotassero attorno al nucleo in orbite ellittiche, come i pianeti
intorno al Sole (modello planetario, fig. 1), emet-tendo sempre
energia sotto forma di radiazioni. Gli elettroni sono in numero
tale da equili-brare le cariche positive. A Rutherford va il merito
di aver proposto il primo modello atomico vero e proprio
dimostrandolo sperimentalmente.
Fig. 1.
Mode llo atom ico di Rutherford.
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2. Il modello atomico moderno Oggi si rappresenta l'atomo con un
nucleo che contiene i protoni (particelle cariche positiva-mente) e
i neutroni (particelle prive di carica), e con elettroni
(particelle di carica negativa) che girano intorno al nucleo
secondo tutte le direzioni dello sp azio. La massa dell'atomo
risiede nel nucleo: infatti gli elettroni non determinano la massa
dell 'atomo, perché molto più piccoli rispetto ai protoni e
neutroni (tab. 1).
Particella Massa (g)
protone 1,673 . 10-24
neutrone 1,675. 10-24
elettrone 9,109 . 10-28
L'identità di un atomo è fornita dal numero di massa (A) che è
la somma dei protoni e dei neutroni contenuti nel nucleo e dal
numero atomico (Z) che è il numero dei protoni del nucleo. In un
atomo neutro protoni ed elettroni sono in ugual numero. II numero
di massa e il numero atomico si scrivono a sinistra del simbolo
dell 'elemento, rispettivamente in alto (apice) e in basso
(pedice). Quando vedi scritto, per esempio,
1~ C, significa che l'atomo di carbonio ha numero atomico
6 e numero di massa 12. In altre parole significa che la somma
dei protoni e dei neutroni è 12. In un atomo neutro:
numero atomico = nun1.ero protoni = numero elettroni numero di
massa = nun1.ero protoni + numero neutroni nu1nero neutroni =
numero di massa - nu111ero protoni
Per esempio, devi calcolare il numero di protoni, elettroni e
neutroni dell'atomo di rame: 29 è il numero atomico e quindi
corrisponde al numero di protoni ma anche, essendo l'atomo neutro,
al numero di elettroni. Per calcolare il numero di neutroni
conoscendo il numero di massa che è 63, basta sottrarre i protoni
dal numero di massa, cioè 63 - 29 = 34 (numero neutroni).
