{"id":9489,"date":"2021-07-20T09:00:32","date_gmt":"2021-07-20T07:00:32","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ripetizioni.it\/blog\/?p=9489"},"modified":"2020-12-22T16:00:22","modified_gmt":"2020-12-22T14:00:22","slug":"modello-atomico-5-tipi-piu-conosciuti","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ripetizioni.it\/blog\/modello-atomico-5-tipi-piu-conosciuti\/","title":{"rendered":"Il modello atomico: i 5 tipi pi\u00f9 conosciuti"},"content":{"rendered":"<p>Gli scienziati hanno cercato per lungo tempo di creare un modello fisico, che potesse spiegare la struttura di un <a href=\"https:\/\/www.ripetizioni.it\/blog\/scoperta-dellatomo-tutto-quello-che-ce-da-sapere\/\">atomo<\/a> e la collocazione reciproca delle cariche elettriche presenti in esso. Tale modello prende il nome di <strong>modello atomico<\/strong> e viene elaborato a partire da prove sperimentali solide e correttamente elaborate.<br \/>\nMa qual \u00e8 la storia di questi modelli atomici? Quanti ne furono creati e su quali basi? Oggi cercheremo di rispondere a queste domande.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<blockquote><p><em><a href=\"https:\/\/www.ripetizioni.it\/lezioni-private\/fisica\"><strong>Vorresti approfondire l&#8217;argomento con un vero esperto del settore? Su Skuola.net | Ripetizioni trovi migliaia di professionisti pronti a condividere tutta la loro conoscenza. Dunque cosa aspetti? Scegli adesso il tuo Tutor ideale!<\/strong><\/a><\/em><\/p><\/blockquote>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>1. Il modello atomico di Dalton<\/h3>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Nel 1808, John Dalton, un chimico e fisico inglese, elabora il suo modello atomico, che definisce gli atomi come delle <strong>particelle microscopiche<\/strong>, <strong>indivisibili <\/strong>e <strong>solide<\/strong>, paragonabili a delle palle da biliardo. Tale modello atomico si basa su tre delle leggi fondamentali della chimica: la <strong>legge di conservazione di massa <\/strong>di Lavoisier, la <strong>legge delle<\/strong> <strong>proporzioni definite <\/strong>di Proust e la <strong>legge di Dalton<\/strong>, da lui stesso creata. In virt\u00f9 di queste leggi, il modello atomico di Dalton ha alcune caratteristiche fondamentali riguardanti gli atomi di uno stesso elemento, ossia:<\/p>\n<ul>\n<li>sono uguali tra loro e condividono la stessa massa.<\/li>\n<li>non si possono convertire in atomi di un altro elemento.<\/li>\n<li>possono essere combinati solamente con numeri interi di atomi di un altro elemento.<\/li>\n<li>non possono essere n\u00e9 creati, n\u00e9 distrutti. Per questa ragione, in una reazione chimica, essi si trasferiscono interi formando nuovi composti.<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>2. Il modello di Thomson<\/h3>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Abbiamo visto che nel modello atomico di Dalton, l\u2019atomo \u00e8 considerato una particella sferica, solida ed indivisibile. Del resto, Dalton non conosceva l\u2019esistenza di <strong>elettroni <\/strong>e <strong>protoni<\/strong>, particelle subatomiche scoperte tra la fine del XIX secolo e gli inizi del XX. Proprio per questa ragione, il modello atomico di Dalton non \u00e8 in grado di spiegare i fenomeni elettrici degli atomi.<\/p>\n<p>Il primo modello che cerca di descrivere la collocazione reciproca delle cariche elettriche all\u2019interno di un atomo \u00e8 il <strong>modello atomico di Thomson<\/strong>.<br \/>\nJoseph John Thomson \u00e8 stato un fisico inglese, che nel 1897, a seguito dei suoi esperimenti con i tubi a raggi catodici, scopr\u00ec l\u2019esistenza di una particella subatomica, avente carica elettrica negativa: l\u2019elettrone. In virt\u00f9 di questa sua scoperta, elabor\u00f2 un modello atomico che lui stesso defin\u00ec <em>\u201ca panettone\u201d.<\/em><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-9682 aligncenter\" src=\"https:\/\/www.ripetizioni.it\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/11\/Modello-di-Thomson.png\" alt=\"Modello atomico\" width=\"257\" height=\"257\" \/><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Secondo Thomson, poich\u00e9 la materia \u00e8 <strong>elettricamente neutra <\/strong>e dunque non manifesta gli effetti delle cariche elettriche, la quantit\u00e0 di cariche positive deve essere uguale alla quantit\u00e0 di cariche negative, in modo da annullarsi reciprocamente. Pertanto, se nell\u2019atomo sono presenti gli elettroni, devono esserci anche delle cariche elettriche positive che vadano ad annullare la carica negativa degli elettroni.<br \/>\nQuello che Thomson descrive \u00e8 un atomo visto come una sorta di nuvola sferica, avente una carica elettrica positiva, all\u2019interno della quale gli elettroni sono disposti in modo casuale <em>\u201ccome l\u2019uvetta nel panettone\u201d<\/em>. Il numero degli elettroni \u00e8 tale che l\u2019atomo risulta elettricamente neutro.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>3. Il modello di Rutherford<\/h3>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Il modello atomico di Thomson venne presto superato, a seguito di un esperimento condotto dallo scienziato neozelandese Ernest Rutherford nel 1911. L\u2019esperimento in questione era volto ad analizzare il comportamento delle <strong>particelle \u03b1<\/strong>, quando queste venivano lanciate contro una sottilissima lamina d\u2019oro.<br \/>\nMa cosa sono esattamente queste particelle? Le particelle \u03b1 sono delle radiazioni corpuscolari, composte da due neutroni e due protoni e che dunque hanno carica elettrica positiva.<br \/>\nCi\u00f2 detto, andiamo ad esaminare pi\u00f9 da vicino l\u2019esperimento condotto da Rutherford ed i risultati a cui esso port\u00f2.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\" wp-image-9685 aligncenter\" src=\"https:\/\/www.ripetizioni.it\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/11\/Esperimento.jpg\" alt=\"Esperimento\" width=\"523\" height=\"328\" \/><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Le particelle \u03b1, provenienti da una sorgente radioattiva, vengono lanciate contro una sottilissima lamina d\u2019oro, attorno alla quale \u00e8 stato disposto uno schermo fluorescente. Questo schermo ha una doppia utilit\u00e0: impedisce alle particelle di disperdersi nell\u2019aria e registra il loro punto d\u2019impatto. Questo significa che, attraverso lo schermo fluorescente, possiamo capire cosa succede quando le particelle vengono lanciate contro la lamina d\u2019oro.<\/p>\n<p>Nel corso dell\u2019esperimento, si not\u00f2 che le particelle \u03b1 si comportavano in modi diversi: se la maggior parte delle particelle attraversava la lamina d\u2019oro senza difficolt\u00e0, altre non ci riuscivano ed anzi venivano bruscamente spinte indietro; altre ancora subivano solo una leggera deviazione.<br \/>\nCerchiamo ora di capire a cosa sono dovuti questi risultati.<\/p>\n<p>Nel primo caso, abbiamo osservato che le particelle riuscivano ad attraversare senza problemi la lamina d\u2019oro, senza essere deviate. Questo significa che, nel loro percorso, non hanno incontrato alcun ostacolo ed hanno dunque attraversato uno spazio <strong>vuoto<\/strong>.<\/p>\n<p>In secondo luogo, abbiamo visto che alcune particelle rimbalzavano bruscamente all\u2019indietro. Poich\u00e9 noi sappiamo che le particelle \u03b1 hanno carica elettrica positiva, questo loro comportamento si spiega solamente nel caso in cui, lungo il loro percorso, abbiano incontrato un nocciolo di cariche elettriche positive. Quest\u2019ultimo, esercitando una grande forza di repulsione sulle particelle \u03b1, le rispediva indietro.<br \/>\nInfine, abbiamo osservato che alcune particelle \u03b1 venivano leggermente deviate. Questo comportamento \u00e8 dovuto al fatto che la traiettoria di queste particelle passava vicino al nocciolo di cariche positive e dunque ne subiva l\u2019influsso.<\/p>\n<p>Sulla base di questi risultati, Rutherford elabor\u00f2 il suo modello atomico.<\/p>\n<p>Il <strong>modello atomico di Rutherford <\/strong>o <strong>modello atomico nucleare<\/strong> vede l\u2019atomo come una sfera, al cui centro si trova un <strong>nucleo <\/strong>(formato da neutroni e protoni) di carica elettrica positiva. La massa dell\u2019atomo si concentra nel nucleo stesso. Per quanto riguarda gli elettroni, questi occupano lo spazio vuoto attorno al nucleo e si muovono attorno ad esso, descrivendo orbite circolari.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>4. Il modello di Bohr<\/h3>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Con l\u2019avvento della <strong>teoria quantistica<\/strong>, il modello atomico di Bohr prese il posto a quello di Rutherford.<br \/>\nSecondo il <strong>modello atomico di Bohr<\/strong>, gli elettroni si dispongono su delle <strong>orbite quantizzate<\/strong>, in base al loro livello di energia.<\/p>\n<p>Prima di andare a descrivere il modello in s\u00e9, \u00e8 importante aprire una piccola parentesi: cosa sono i quanti di energia, sui quali si basa appunto la teoria quantistica?<br \/>\nI <strong>quanti<\/strong>, o fotoni, sono dei corpuscoli, simili a dei <em>\u201cpacchetti di energia\u201d<\/em>, di cui sono costituite le radiazioni elettromagnetiche.<br \/>\nL\u2019energia associata a ciascun fotone si calcola moltiplicando la costante di Planck (h) con la frequenza delle radiazioni elettromagnetiche (v):<\/p>\n<p><em>E = <\/em>h \u2022 v<\/p>\n<p>Ci\u00f2 detto, possiamo andare a descrivere i punti fondamentali del modello atomico di Bohr:<\/p>\n<ul>\n<li>Se nella rotazione attorno al nucleo, l\u2019elettrone non perde ne acquisisce energia, l\u2019orbita su cui si trova \u00e8 detta <strong>stazionaria<\/strong>.<\/li>\n<li>Un elettrone pu\u00f2 passare ad un\u2019orbita pi\u00f9 distante dal nucleo solo se acquisisce una sufficiente quantit\u00e0 di energia. Quando lo fa, si dice che l\u2019elettrone \u00e8 in uno <strong>stato eccitato<\/strong>.<\/li>\n<li>Quando un elettrone passa ad un\u2019orbita pi\u00f9 vicina al nucleo, disperde energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche.<\/li>\n<li>Il quanto di energia della radiazione emessa \u00e8 pari alla differenza di energia tra le due orbite.<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\" wp-image-9687 aligncenter\" src=\"https:\/\/www.ripetizioni.it\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/11\/1075px-Bohr_atom_model_Italian.png\" alt=\"Modello atomico\" width=\"435\" height=\"414\" \/><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>5. Il modello atomico ad orbitali<\/h3>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Il modello atomico successivo a quello di Bohr fu il <strong>modello atomico ad orbitali<\/strong>, che individua delle zone (<em>orbitali<\/em>) in cui \u00e8 alta la probabilit\u00e0 di trovare un elettrone in movimento, secondo il <strong>principio di indeterminazione di Heisenberg<\/strong>.<br \/>\nLe propriet\u00e0 degli orbitali sono definite da quattro <strong>numeri quantici<\/strong>: n, l, m ed m<sub>s <\/sub>o numero quantico di spin.<br \/>\nIl <strong>numero quantico principale (n)<\/strong> va ad indicare il livello energetico dell\u2019orbitale e pu\u00f2 avere un valore compreso tra 0 ed \u221e, tuttavia esistono solamente 7 livelli energetici. Gli elettroni si dispongono su questi 7 livelli a partire da quello con energia inferiore e non possono passare al livello successivo, senza prima aver completato il precedente.<br \/>\nIl <strong>numero quantico secondario (l) <\/strong>indica invece la forma dell\u2019orbitale e dunque il suo sottolivello energetico (s, p, d, f):<\/p>\n<ul>\n<li>s: Forma sferica; ha un solo orbitale.<\/li>\n<li>p: Forma bilobata; ha tre orbitali.<\/li>\n<li>d: Forma plurilobata; ha cinque orbitali.<\/li>\n<li>f: Forma plurilobata articolata; ha sette orbitali.<\/li>\n<\/ul>\n<p>I valori di questo numero quantico sono compresi tra 0 ed (n-1).<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\" wp-image-9690 aligncenter\" src=\"https:\/\/www.ripetizioni.it\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/11\/Single_electron_orbitals.jpg\" alt=\"Orbitali\" width=\"536\" height=\"314\" \/><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Il <strong>numero quantico magnetico (m) <\/strong>definisce le propriet\u00e0 di un orbitale sotto l\u2019influsso di un campo magnetico. Il suo valore oscilla tra -l e +l compreso lo zero.<br \/>\nInfine, abbiamo il <strong>numero quantico di spin (m<sub>s<\/sub>)<\/strong>, che descrive come si dispone un orbitale all\u2019interno di un campo magnetico e pu\u00f2 essere <strong>parallelo <\/strong>o <strong>opposto<\/strong>. Assume il valore di +\u00a0quando \u00e8 parallelo e &#8211;\u00a0quando \u00e8 opposto.<\/p>\n<p>Secondo il <strong>principio di esclusione di Pauli<\/strong>, in un orbitale gli elettroni non possono avere in comune tutti e quattro i numeri quantici. Considerato che i primi tre numeri quantici sono comuni a tutti gli elettroni di un orbitale, gli elettroni dovranno avere spin opposto.<\/p>\n<p>Cos\u00ec si conclude questa breve spiegazione sui vari modelli atomici.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<blockquote><p><em><a href=\"https:\/\/www.ripetizioni.it\/lezioni-private\/fisica\"><strong>Ti \u00e8 piaciuto questo articolo sui 5 tipi pi\u00f9 conosciuti di modello atomico? 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