L`atomo - ICC Colombo

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L’atomo è formato da tre tipi di particelle
p+
PROTONI =
Formano il
NEUTRONI = n
-
Formano la
ELETTRONI = e
NUCLEO
NUBE ELETTRONICA
che gira intorno al nucleo
e
e
N
e
n
e
e
e
e
 GLI ELETTRONI HANNO CARICA NEGATIVA
e
e
e
e
p
e
 I PROTONI HANNO CARICA POSITIVA
 I NEUTRONI NON HANNO CARICA
e
e
e
In ogni atomo gli elettroni sono tanti quanti sono i
protoni, perciò l’atomo è ELETTRICAMENTE
NEUTRO.
Muratori Maria Antonietta – I. C. “C. Colombo” - Fiumicino
Sono forze che attirano cariche di segno opposto
FORZE ELETTRICHE
e-
Tengono insieme gli elettroni (negativi), al nucleo
(positivo).
p+
Sono le forze più potenti che esistono in natura
FORZE NUCLEARI
perché tengono insieme il nucleo, formato da
cariche dello stesso segno (protoni positivi), che
normalmente dovrebbero respingersi.
p+
p+
I neutroni, nel nucleo, collaborano attenuando la repulsione tra i protoni.
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PROTONI e NEUTRONI hanno uguale massa
gli ELETTRONI hanno massa circa 1860 volte più piccola dei protoni
p+n
e
La massa dell’atomo coincide perciò con la massa del solo nucleo
La massa, espressa in Daltons, di un atomo di un elemento si chiama PESO
ATOMICO dell’elemento e si indica con P.A.
ES: Un atomo di carbonio (C) ha 6 protoni e 6 neutroni nel nucleo + 6 elettroni.
Un atomo di carbonio peserà 12 Daltons e diremo che il peso atomico del
carbonio è 12 (C = P.A. 12 )
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Il NUMERO ATOMICO è il numero dei PROTONI presenti nel nucleo di un
atomo e si indica con N.A.
ES: se nel nucleo di un atomo vi sono 20 protoni, diremo che
quell’atomo ha numero atomico uguale a 20.
Poiché un atomo è elettricamente neutro, il numero dei protoni ci dice
anche quanti elettroni avrà l’atomo.
238
URANIO
92
U
P.A. (l’uranio ha 92 protoni e 146 neutroni)
N.A. (l’uranio ha 92 protoni)
Un atomo che non è elettricamente neutro si chiama IONE.
IONE POSITIVO
se l’atomo ha perso un elettrone
IONE NEGATIVO
se l’atomo ha acquistato un elettrone
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Alcuni atomi, pur avendo stesso N.A. , hanno un diverso P.A.
IDROGENO
DEUTERIO
TRIZIO
H
D
T
N.A. = 1
(1 protone)
P.A.= 1
(1 protone)
N.A. = 1
(1 protone)
P.A.= 2
(1 protone + 1 neutrone)
N.A. = 1
(1 protone)
P.A.= 3
(1 protone + 2 neutroni)
DEUTERIO e TRIZIO si dicono ISOTOPI dell’ IDROGENO
ISOTOPI =
atomi di uno stesso elemento che
differiscono per la massa atomica
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1
1H
238
92
1
2D
U
12
6
C
235
92
1
3T
234
U
14
6
ISOTOPI DELL’IDROGENO
92
H
e=1
p= 1
n= 0
D
e=1
p= 1
n= 1
T
e=1
p= 1
n= 2
ISOTOPI DELL’URANIO
U
U 238
e = 92
p= 92
n= 146
U 235
e = 92
p= 92
n= 143
U 234
e = 92
p= 92
n= 142
ISOTOPI DEL CARBONIO
C
C 12
e=6
p= 6
n= 6
C 14
e=6
p= 6
n= 8
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Quando il nucleo di un atomo è molto grande le forze nucleari non sono più
in grado di tenerlo unito e quindi il nucleo si spezza in nuclei più piccoli,
spontaneamente o se urtato, per raggiungere la stabilità. Questo fenomeno
si chiama DECADIMENTO.
+ RADIAZIONI
Spezzandosi il nucleo emette RADIAZIONI che possono essere di 3 tipi:
α
=
2 n e 2p
cioè nuclei di ELIO poco penetranti
β
=
elettroni
mediamente penetranti
γ
=
simili ai raggi X
molto penetranti
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
La capacità di emettere RADIAZIONI, tipica di molti ISOTOPI, si chiama
RADIOATTIVITA’
 Il tempo che un elemento impiega perché la metà dei suoi atomi perda
la RADIOATTIVITA’ si chiama
235
238
TEMPO DI DIMEZZAMENTO
U
8 x 108 anni
U
4500 milioni di anni
Ra
Radio
Pb
Piombo 27 minuti
(800 milioni di anni)
4 giorni
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Consiste nella SCISSIONE di 1 atomo in 2 atomi, con perdita di MASSA
La MASSA perduta si è trasformata in ENERGIA in base
all’EQUAZIONE DI EINSTEIN
E = m x c2
m = massa
c = velocità della luce (300.000 km/sec)
Per la fissione nucleare si utilizza l’ISOTOPO DELL’URANIO
che, bombardato con neutroni, si spezza in due atomi, il
Kripto e il Bario. La somma delle masse di questi due
atomi è inferiore alla massa dell’uranio di partenza.
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235
U
93
36
235
U
92
Kr
+ 1n
+ 3n
140
+
E
Ba
56
MASSA KRIPTO + BARIO = 93 + 140 = 233
MASSA URANIO = 235
233 < 235
La massa perduta, sebbene piccola, moltiplicata per un numero molto grande
(300.0002), diventerà una grande quantità di energia.
La reazione libera neutroni che andranno a bombardare altri atomi di uranio
innescando una reazione a catena che, se non rallentata con barre di
materiali che assorbono neutroni, diventerà esplosiva (bomba atomica).
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Consiste nell’ UNIONE di 2 atomi per formarne uno di MASSA inferiore
La MASSA perduta si è trasformata in ENERGIA
Per la FUSIONE si utilizzano gli ISOTOPI dell’ IDROGENO
1
2D
+
1
3T
4
2H
+ n
+
E
DEUTERIO + TRIZIO diventano ELIO + neutroni + ENERGIA
 La FUSIONE avviene spontaneamente nelle STELLE, cui fornisce l’ENERGIA
 La fusione richiede milioni di gradi perché gli isotopi dell’idrogeno si
uniscano, per cui è stata realizzata solo una fusione incontrollata, perciò
esplosiva, nella BOMBA H (in cui le alte temperature sono fornite da piccole
esplosioni di bombe atomiche)
 In laboratorio, poiché non si conoscono ancora materiali in grado di non
fondere alle temperature necessarie per la fusione, è stata realizzata per
brevissimo tempo, in reattori sperimentali, solo la FUSIONE A FREDDO.
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