Chimica e laboratorio L’atomo & le particelle subatomiche Classi terze – Liceo Scientifico Tecnologico Docente: Luciano Canu Anno Scolastico 2007/2008

Prerequisiti* *

Obiettivi Conoscere la teoria atomica di Dalton Conoscere le caratteristiche principali delle cariche elettriche e dei fenomeni elettrici Conoscere e dimostrare la natura elettrica della materia Conoscere e capire l’evoluzione (semplificata) nella conoscenza delle particelle subatomiche elettrone e protone Acquisire i concetti di numero atomico, e numero di massa

La natura elettrica della materia Già dal VII secolo a.C., un particolare comportamento di alcuni materiali era stato notato Una bacchetta d’ambra, quando strofinata in modo opportuno, poteva attirare capelli o peli d’animali Anche altri materiali, come il vetro e la plastica, si comportano in modo analogo Provate questo tipo di esperimento in classe con i materiali a vostra disposizione

Elettrizzare L’ambra, in greco, si chiama électron Il fenomeno venne definito elettrizzare Un tale fenomeno rappresenta il modo più semplice con cui si manifesta una delle proprietà della materia La sua natura elettrica Altri fenomeni naturali sono una manifestazione di una tale proprietà

Altri fenomeni elettrici Una pila a secco rappresenta un sistema dove delle sostanze chimiche, reagendo producono della corrente elettrica Le nuvole, a causa dell’attrito, si caricano talmente che possono scaricarsi sulla terra producendo un fulmine Alcuni animali possiedono degli organi che, accumulando cariche elettriche, diventano sistemi di difesa e di attacco

La conducibilità Molte sostanze conducono la corrente I Sali fusi Le soluzioni di un sale nell’acqua I metalli Anche alcuni gas conducono la corrente Nelle pile la materia che reagisce produce elettricità Ma l’elettricità causa delle reazioni (elettrolisi) nella materia

Una spiegazione e- La spiegazione di tutti questi fenomeni si trova nel fatto che la materia deve contenere qualcosa responsabile del movimento di cariche elettriche La materia contiene delle cariche elettriche mobili che trasportano la corrente

- Cariche elettriche + La carica elettrica era quindi il concetto le cui proprietà furono definite per descrivere i fenomeni elettrici conosciuti fino al momento I corpi che vengono strofinati si caricano elettricamente ed hanno la capacità di attirare piccoli corpi Ci sono due tipi di cariche elettriche che denominiamo negativa e positiva L’elettricità dell’ambra è positiva L’elettricità del vetro è negativa Cariche di segno uguale si respingono e cariche opposte si attraggono Le cariche elettriche si spostano da un corpo ad un altro

Dove si trovano? Atomo Le cariche elettriche sono parte della materia A quale livello? Gli atomi secondo Dalton erano particelle microscopiche indivisibili Gli scienziati dimostrarono in seguito che l’atomo è composto da particelle più piccole Alcune cariche negativamente (elettroni) Alcune cariche positivamente (protoni) Elettroni e protoni dovevano essere in numero uguale poiché l’atomo è neutro

L’elettrone Le particelle subatomiche furono ipotizzate prima della loro scoperta L’elettrone fu il primo scoperto effettivamente Perché? La carica dell’elettrone lo rende maggiormente “visibile” agli strumenti In qualche modo l’elettrone è la particella subatomica che si riesce ad estrarre dall’atomo con più facilità

Le proprietà Le proprietà dell’elettrone furono ben scoperte - + Le proprietà Le proprietà dell’elettrone furono ben scoperte È una particella piccolissima e leggera: 9,11x10-31 Kg Rappresenta la più piccola carica elettrica conosciuta a cui si da valore -1 Il simbolo dell’elettrone è e- Gli elettroni furono scoperti nei raggi catodici prodotti nel tubo di Crookes, l’antenato del televisore

Il Protone I protoni furono scoperti successivamente poiché l’atomo è neutro Quindi insieme agli elettroni ci devono essere anche particelle positive in egual numero La massa di un protone è 1,67x10-27 Kg Circa 1836 volte maggiore di un elettrone La carica è contraria ma della stessa entità Attribuiamo valore convenzionale +1 Il simbolo del protone è p Il problema più grosso fu di determinare come queste due particelle formavano l’atomo

n Il neutrone L’ultima particella scoperta fu il neutrone poiché Era privo di carica e quindi meno rilevabile dagli strumenti Mancava però qualcosa nel calcolo della massa dell’atomo La sua massa è molto simile a quella del protone 1,67x10-27 Kg Non ha carica elettrica Il suo simbolo è n

La struttura dell’atomo Contemporaneamente alla scoperta delle particelle subatomiche ci furono esperimenti per scoprire in che modo l’atomo era strutturato Nucleo Molto piccolo ma pesantissimo Contiene i protoni e i neutroni È carico positivamente Spazio vuoto intorno al nucleo (perinucleo) È occupato dagli elettroni che si muovono Gli elettroni sono posizionati in strati o gusci nucleo

Numero atomico Per definire un certo tipo di atomo è necessario conoscere Quanti protoni (e quindi elettroni) possiede Questo numero si chiama numero atomico Il suo simbolo è Z Z si indica in basso a sinistra del simbolo dell’elemento 6C; 8O; 1H Il numero atomico è la carta d’identità di un atomo Verificalo con la tavola periodica

Numero di massa È la quantità di particelle nel nucleo di un atomo È la somma di protoni e neutroni Sono tutte le particelle più pesanti dell’atomo Il simbolo è A A si indica in alto a sinistra del simbolo dell’elemento 12C; 16O; 23N Eseguendo il calcolo A-Z si ottiene il numero dei neutroni presenti nel nucleo di un elemento Risolvi qualche esercizio

Esercizi Calcolare il numero di neutroni presenti nei seguenti elementi n = 23-7 = 16 neutroni