Transcript Chimica Nucleare - Dipartimento di Chimica

Struttura Atomica
di Pietro Gemmellaro
2004, AB, NAZ, 59
Se un atomo di idrogeno acquista un elettrone, si forma
uno ione:
A) idronio
B) idruro
C) idrogeno
D) idrogenuro
2004, AB, NAZ, 07
Indicare quanti elettroni, protoni e neutroni ha,
nell’ordine, lo ione idruro H-:
A) 1, 1, 0
B) 0, 1, 1
C) 2, 1, 1
D) 2, 1, 0
Per quanto riguarda la nomenclatura:
Lo ione H- si chiama IDRURO!
I nomi:
Idrogenuro
Idrogenito
Idrogenato
NON esistono!!!
TEORIE ATOMICHE
Sin dall’antichità l’uomo si è chiesto:
Sino a quando posso dividere un oggetto?
Quanto piccolo lo posso ridurre?
Da Democrito (460-370 a.C.), che descrisse un primo completo
e coerente sistema materialistico, secondo cui esistono gli
“atomi” (dal greco a-tomos = indivisibile) immersi in uno spazio
vuoto,
e fino a John Dalton (1766-1844), scienziato inglese, (fondatore
dell’atomistica chimica moderna; scopritore della “chimica
pneumatica”, dal greco “pneuma” aria, e autore della “legge
delle pressioni parziali”),
queste domande avevano risposte “filosofiche”.
Il primo modello atomico, basato su dati sperimentali, fu
proposto per la prima volta nel 1900 da Joseph John Thomson
(1856 - 1940), fisico britannico, premio Nobel nel 1906 per la
fisica.
Egli formulò un modello atomico secondo cui le particelle di
carica negativa (gli elettroni) erano immerse in una massa
gelatinosa di carica positiva.
Tale modello è noto anche come modello atomico a “panettone”
o ad “anguria”.
Qualcosa di alimentare… insomma!
Qualche anno più tardi, il fisico neo-zelandese Ernest Rutherford
(1871 – 1937), premio Nobel nel 1908 per la Chimica,
formulò un nuovo modello atomico, grazie al famoso
esperimento di bombardamento di una lamina d’oro con
particelle radioattive.
Dai dati sperimentali ottenuti, Rutherford capì che la maggior
parte della materia è vuota, e la quasi totalità della massa
atomica risiede nella parte centrale, chiamata “nucleo atomico”.
Ecco perché più del 99 % delle particelle a (He2+) che colpivano
la lamina passavano inalterate.
Dato che gli elettroni girano intorno al nucleo, così come i
pianeti girano intorno al sole, tale modello è noto come
“modello atomico planetario”.
Secondo Rutherford gli elettroni, che giravano intorno al nucleo
carico positivamente, potevano assumere qualsiasi energia e
distanza dal nucleo.
Tale modello atomico, molto semplice ed intuitivo (perché
collegabile al sistema solare), ebbe vita breve.
Infatti, secondo le leggi della fisica classica,
quando una particella carica negativamente
ruota intorno a una carica positivamente,
deve perdere energia e quindi rallentare
sino a “cadere” sul nucleo positivo.
Secondo questa visione, tutta la materia dovrebbe annullarsi
entro pochi secondi!!!
Ma la materia è stabile, e noi… parliamo di CHIMICA!
2007, AB, NAZ, 14
Il modello atomico proposto da Rutherford:
A) postulava l’esistenza del nucleo atomico
B) immaginava l’atomo come una sfera di elettricità positiva
contenente dispersi uniformemente gli elettroni
C) immaginava l’atomo come una sfera di elettricità positiva con alla
superficie cariche elettriche negative
D) supponeva l’esistenza di orbitali atomici
2007, AB, NAZ, 15
Secondo la fisica classica il principale difetto del modello atomico
di Rutherford consisteva nell’incapacità di spiegare perché:
A) gli elettroni non cadessero sul nucleo
B) investendo una sottilissima lamina d’oro con particelle alfa
(positive) alcune fossero respinte
C) investendo una sottilissima lamina d’oro con particelle alfa
(positive) alcune fossero deviate con angolo variabile
D) investendo una sottilissima lamina d’oro con particelle alfa
(positive) il 93 % di esse la attraversassero indisturbate
2006, AB, NAZ, 25
Rutherford dimostrò che il modello atomico di Thomson era
errato, perché, un fascio di particelle positive:
A) attraversava solo per il 97 % una sottilissima lamina d’oro. Egli
si aspettava che lo attraversasse per il 100 %
B) non subiva deviazioni attraversando una lamina d’oro
C) attraversava solo per il 97 % una sottilissima lamina d’oro. Egli
si aspettava che non lo attraversasse affatto
D) veniva completamente deviato da una sottilissima lamina d’oro
2002, AB, NAZ, 53 + 2006, AB, NAZ, 28
Indicare quale scienziato ottenne per primo l’evidenza
sperimentale che il nucleo atomico può provocare deviazioni
importanti del percorso delle particella a:
A) Thompson
B) Fermi
C) Rutherford
D) Lavoisier
Un giovane scienziato danese, Niels Bohr (1885 – 1962), premio
Nobel per la fisica nel 1922, si avvalse della teoria dei quanti
ideata qualche anno prima da Planck, per risolvere tali problemi.
Bohr fu il primo scienziato ad introdurre in concetto di
“postulato” nelle scienze sperimentali (non giustificati!).
Tale “visione”, che sconvolse in parte la chimica e la fisica di
allora, può essere enunciata attraverso i postulati di Bohr:
1) Un elettrone in un atomo può trovarsi SOLO a certe distanze
dal nucleo (e quindi possiede SOLO certe energie), cioè si
può muovere SOLO su alcune orbite, dette orbite permesse o
stati stazionari (quello a bassa energia si chiama stato
fondamentale, mentre gli altri si definiscono stati eccitati).
L’atomo è quantizzato!
2) Quando l’elettrone si trova in uno stato stazionario (le cui
orbite sono circolari o ellittiche), esso non assorbe né emette
energia.
3) Se l’elettrone assorbe una certa quantità di energia (DE = h n,
sottoforma di luce, calore, vibrazione,ecc) passa dallo stato
fondamentale a uno eccitato; se invece passa da uno stato
eccitato a quello fondamentale, emette energia (DE = h n),
sempre sottoforma di calore, luce, ecc.
2000, AB, NAZ, 22
In base al modello atomico di Bohr, quando un elettrone
passa da uno stato fondamentale ad uno stato eccitato,
l’atomo:
A) emette energia
B) emette una radiazione luminosa
C) si raffredda
D) acquista energia
2007, B, NAZ, 41 + 2007, C, NAZ, 03
Indicare quale tra i seguenti celebri esperimenti ha permesso di
concludere che l’atomo contiene un nucleo molto piccolo carico
positivamente:
A) gocce d’olio, Millikan, 1910
B) diffusione di particelle α, Rutherford, 1911
C) raggi catodici, Thomson, 1897
D) emissione di raggi X di metalli, Moseley, 1914
2008, C, REG, 46
L’esperimento di Millikan delle goccioline di olio permise al
ricercatore statunitense di determinare con un errore inferiore
all’1% il valore della carica dell’elettrone. Ciò fu possibile
perchè:
A) le goccioline di olio erano così piccole da non essere influenzate
dalla gravità
B) ogni gocciolina di olio conteneva un numero intero di elettroni
C) le goccioline di olio non interagivano con i campi elettrici applicati
D) ogni gocciolina di olio aveva la stessa identica carica elettrica