{"id":5838,"date":"2018-09-07T09:58:53","date_gmt":"2018-09-07T07:58:53","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ripetizioni.it\/blog\/?p=5838"},"modified":"2018-09-07T09:58:53","modified_gmt":"2018-09-07T07:58:53","slug":"scoperta-dellatomo-tutto-quello-che-ce-da-sapere","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ripetizioni.it\/blog\/scoperta-dellatomo-tutto-quello-che-ce-da-sapere\/","title":{"rendered":"Scoperta dell\u2019atomo: tutto quello che c\u2019\u00e8 da sapere"},"content":{"rendered":"

La fisica nel suo insieme \u00e8 una materia davvero interessante. Essa studia tutto ci\u00f2 che ci circonda. Ancora pi\u00f9 interessanti sono le sue scoperte. E’ affascinante capire come si sia arrivati ad affermare quello che noi oggi diamo per scontato.<\/strong> Di seguito andiamo ad analizzare l’atomo e la sua scoperta.<\/p>\n

L’atomo \u00e8 una struttura nella quale \u00e8 normalmente organizzata la materia nel mondo fisico o in natura.<\/strong> Pi\u00f9 atomi formano le molecole. Mentre gli atomi sono a loro volta formati da costituenti subatomici quali i protoni (con carica positiva), i neutroni (privi di carica) e gli elettroni (con carica negativa).<\/p>\n

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Era cos\u00ec chiamato perch\u00e9 inizialmente era considerato l’unit\u00e0 pi\u00f9 piccola ed indivisibile della materia.<\/strong> Questa credenza era in accordo con la dottrina filosofica dei filosofi greci Leucippo, Democrito ed Epicuro nota come teoria dell'”atomismo<\/em><\/strong>“. Verso la fine dell’Ottocento, con la scoperta dell’elettrone fu dimostrato che l’atomo era in realt\u00e0 divisibile. Infatti esso \u00e8 a sua volta composto da particelle pi\u00f9 piccole, alle quali ci si riferisce con il termine di particelle subatomiche.<\/p>\n

Andiamo a vedere insieme la sua origine.<\/strong><\/p>\n

\"atomo\"<\/p>\n

La storia dell’atomo<\/strong><\/h2>\n

Il modello atomico oggi riconosciuto \u00e8 l’ultima tappa di una serie di ipotesi che sono state avanzate nel tempo.<\/strong><\/p>\n

Leucippo<\/strong> (v secolo a.C.) fond\u00f2 una teoria secondo la quale ipotizz\u00f2 la non continuit\u00e0 della materia.<\/strong> Bens\u00ec afferm\u00f2 che la materia stessa fosse costituita da minuscole e indivisibili particelle. Questa teoria venne chiamata “atomismo<\/strong>“. Si supponeva che i diversi “atomi<\/strong>” fossero differenti per forma e dimensioni.<\/p>\n

Dopo Leucippo molti ripresero questa teoria, rielaborandola nelle loro discussioni filosofiche. Tra i pi\u00f9 noti possiamo citare Democrito<\/strong> (V-IV secolo a.C.) ed Epicuro<\/strong> (IV-III secolo a.C.), e romani, quali Tito Lucrezio Caro<\/strong> (I secolo a.C.). Questa corrente prese il nome di “teoria atomica”.<\/em><\/strong><\/p>\n

Democrito<\/strong> propose la “teoria atomica”, secondo cui la materia \u00e8 costituita da minuscole particelle, diverse tra loro, chiamate atomi, la cui unione d\u00e0 origine a tutte le sostanze conosciute<\/strong>. Queste particelle erano la pi\u00f9 piccola entit\u00e0 esistente<\/strong> e non potevano essere ulteriormente divise: per questo erano chiamate atomi.<\/em><\/p>\n

In contrasto con questa teoria, Aristotele (IV secolo a.C.), nella teoria della continuit\u00e0 della materia, sostenne che una sostanza pu\u00f2 essere suddivisa all’infinito in particelle sempre pi\u00f9 piccole e uguali tra loro.<\/strong>
\nQueste ipotesi rimasero tali in quanto non verificate con metodologie basate sull’osservazione e sull’esperimento.<\/p>\n

Il corpuscolarismo \u00e8 il postulato del XIII secolo dell’alchimista Geber, secondo il quale tutti i corpi fisici posseggono uno strato interno e uno esterno di particelle minuscole. La differenza con l’atomismo \u00e8 che i corpuscoli possono essere divisi, veniva per questo teorizzato che il mercurio potesse penetrare nei metalli modificandone la struttura interna. Il corpuscolarismo rimase la teoria dominante per i secoli successivi. Tale teoria serv\u00ec come base a Isaac Newton per sviluppare la teoria corpuscolare della luce.<\/strong><\/p>\n

Teoria atomica nell’et\u00e0 moderna<\/strong><\/h2>\n

Solo all’inizio del XIX secolo John Dalton rielabor\u00f2 e ripropose la teoria di Democrito. Cos\u00ec fond\u00f2 la teoria atomica moderna, con la quale diede una spiegazione ai fenomeni chimici.<\/p>\n

Propose una legge secondo la quale le diverse quantit\u00e0 in peso di un elemento che si combinano con la stessa quantit\u00e0 di un altro elemento<\/strong>. Questo procedimento serviva per formare composti diversi tra loro in rapporti esprimibili mediante numeri interi piccoli (legge delle proporzioni multiple). E ipotizz\u00f2 quindi che la materia fosse costituita da atomi.<\/strong><\/p>\n

Nel corso dei suoi studi, Dalton si avvalse delle conoscenze chimiche e fisiche che possedeva (la legge della conservazione della massa, formulata da Antoine Lavoisier, e la legge delle proporzioni definite, formulata da Joseph Louis Proust) e formul\u00f2 la sua teoria atomica, che espose nel libro A New System of Chemical Philosophy (pubblicato nel 1808).<\/p>\n

I primi modelli atomici<\/strong><\/h2>\n

Con la scoperta della radioattivit\u00e0 naturale, si intu\u00ec successivamente che gli atomi non erano particelle indivisibili, bens\u00ec erano oggetti composti da parti pi\u00f9 piccole.<\/strong><\/p>\n

Nel 1902, Joseph John Thomson propose il primo modello fisico dell’atomo.<\/strong> Modello formulato successivamente alle sue ricerche sul rapporto tra la massa e la carica dell’elettrone.<\/strong> Egli immagin\u00f2 che un atomo fosse costituito da una sfera fluida di materia caricata positivamente (protoni e neutroni non erano stati ancora scoperti) in cui gli elettroni (negativi) erano immersi (modello a panettone, in inglese plum pudding model o modello ad atomo pieno), rendendo neutro l’atomo nel suo complesso.<\/p>\n

Questo modello fu superato quando\u00a0Ernest Rutherford\u00a0scopr\u00ec la presenza di un\u00a0nucleo atomico\u00a0caricato positivamente.<\/strong><\/p>\n

Nel modello atomico di Rutherford non compaiono i neutroni, perch\u00e9 queste particelle furono successivamente scoperte da\u00a0Chadwick\u00a0nel\u00a01932.<\/em><\/strong><\/p>\n

\"atomo\"<\/p>\n

L’atomo oggi<\/strong><\/h2>\n

Nel 1913 Niels Bohr propose una modifica concettuale al modello di Rutherford.<\/strong> Pur accettandone l’idea di modello planetario, postul\u00f2 che gli elettroni avessero a disposizione orbite fisse, dette anche “orbite quantizzate”<\/strong>. Queste orbite possedevano un’energia quantizzata (ossia un’energia gi\u00e0 prestabilita identificata da un numero detto numero quantico principale N) nelle quali gli elettroni non emettevano n\u00e9 assorbivano energia<\/strong> (questa infatti rimaneva costante). In particolare, un elettrone emetteva o assorbiva energia sotto forma di onde elettromagnetiche solo se effettuava una transizione da un’orbita all’altra, e quindi passava ad uno stato a energia minore o maggiore.<\/p>\n

Questa idea, non compatibile con le leggi della fisica classica di Newton, si fondava sulle idee dell’allora nascente meccanica quantistica<\/strong>. Il modello di Bohr spiegava molto bene l’atomo di idrogeno, ma non quelli pi\u00f9 complessi.<\/strong><\/p>\n

Sommerfeld propose allora una correzione al modello di Bohr. Secondo cui si aveva una buona corrispondenza fra la teoria e le osservazioni degli spettri della radiazione emessa o assorbita degli atomi.<\/strong><\/p>\n

Ci\u00f2 nonostante, il modello di Bohr-Sommerfeld si basava ancora su postulati e soprattutto funzionava bene solo per l’idrogeno.<\/strong> Tutto ci\u00f2, alla luce anche del principio di indeterminazione introdotto da Werner Karl Heisenberg nel 1927, convinse la comunit\u00e0 scientifica che fosse impossibile descrivere esattamente il moto degli elettroni attorno al nucleo<\/strong>. Motivo per cui ai modelli deterministici fino ad allora proposti si prefer\u00ec ricercare un modello probabilistico, che descrivesse con buona approssimazione qualsiasi atomo. Ci\u00f2 fu reso possibile grazie ai successivi risultati della meccanica ondulatoria.<\/p>\n

Nel 1932 fu scoperto il neutrone.<\/h4>\n

Per cui si pervenne presto ad un modello dell’atomo pressoch\u00e9 completo, in cui al centro vi \u00e8 il nucleo, composto di protoni (elettricamente positivi) e neutroni (elettricamente neutri) ed attorno ruotano gli elettroni (elettricamente negativi).<\/p>\n

Fu abbandonato il concetto di orbita e fu introdotto il concetto di orbitale.<\/strong> Secondo la meccanica quantistica non ha pi\u00f9 senso infatti parlare di traiettoria di una particella. Da ci\u00f2 discende che non si pu\u00f2 neanche definire con certezza dove un elettrone si trova in un dato momento.<\/p>\n

Ci\u00f2 che \u00e8 possibile conoscere \u00e8 la probabilit\u00e0 di trovare l’elettrone in un certo punto dello spazio in un dato istante di tempo<\/strong>. Un orbitale quindi non \u00e8 una traiettoria su cui un elettrone (secondo le idee della fisica classica) pu\u00f2 muoversi. Bens\u00ec esso \u00e8 una porzione di spazio intorno al nucleo definita da una superficie di equiprobabilit\u00e0, ossia entro la quale c’\u00e8 il 95% della probabilit\u00e0 che un elettrone vi si trovi.<\/p>\n

In termini pi\u00f9 rigorosi, un orbitale \u00e8 definito da una particolare funzione d’onda<\/strong>. Essa \u00e8 la soluzione dell’equazione di Schr\u00f6dinger, caratterizzata da tre numeri quantici associati rispettivamente all’energia, alla forma e all’orientamento nello spazio dell’orbitale.<\/p>\n

Lo studio del nucleo atomico e dei suoi componenti \u00e8 legato allo sviluppo della fisica delle particelle<\/strong>; \u00e8 stato possibile determinare in modo pi\u00f9 completo la struttura del nucleo, ad esempio tramite esperimenti con acceleratori di particelle. Secondo il Modello Standard delle particelle, i protoni e i neutroni sono a loro volta formati da quark. La composizione del nucleo e l’interazione di protoni e neutroni all’interno di esso sono descritti da diversi modelli nucleari.<\/strong><\/p>\n

\n
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La fisica nel suo insieme \u00e8 una materia davvero interessante. Essa studia tutto ci\u00f2 che ci circonda. Ancora pi\u00f9 interessanti sono le sue scoperte. E’ affascinante capire come si sia arrivati ad affermare quello che noi oggi diamo per scontato. Di seguito andiamo ad analizzare l’atomo e la sua scoperta. 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