GLI ATOMISTI
Leucippo e Democrito presero dal loro predecessore
Parmenide (520 – 455 a. C.) l’idea di particelle elementari
basilari, e da Eraclito quella del perenne movimento.
Postularono l’esistenza di innumerevoli particelle sottili e
solide, gli atomi, invisibili ed indivisibili.
Democrito circa 460 - 370 a.C.
Gli atomi volteggiano eternamente nello spazio con un
movimento continuo del tutto casuale in uno spazio infinito e
vuoto.
I continui cambiamenti del mondo venivano spiegati come un incessante riaggregarsi
degli immutabili atomi in diverse combinazioni.
Rispetto a questa teoria si ebbe soltanto nel 1803 un significativo balzo
avanti con il chimico Dalton.
Secondo Democrito il motivo per cui si può tagliare in due una mela con il coltello e
che tra gli atomi vi sono degli spazi.
LA TEORIA ATOMICA
DI DALTON
Lo studioso inglese John Dalton, basandosi sulle leggi della
chimica, nel 1803, formulò la prima teoria atomica della
materia.
Tale teoria può essere così schematizzata:
La materia non è continua, ma composta da particelle,
atomi, che non possono essere divisibili né trasformabili
Gli atomi di un particolare elemento sono tutti uguali tra di
loro e hanno la stessa massa
Gli atomi di elementi diversi hanno massa e proprietà
differenti
Le reazioni chimiche avvengono tra atomi interi e non fra
frazioni di essi; perciò gli atomi non possono essere né creati
né distrutti
In una reazione chimica tra due o più elementi gli atomi, pur
conservando la propria identità, si combinano in rapporti ben
definiti dando luogo ai composti
John Dalton
1766 – 1844
chimico – fisico meteorologo
Atomo : dal greco
“àtomos” che significa
indivisibile
IL MODELLO ATOMICO
DI THOMSON
Il fisico inglese J.J. Thomson, nel 1898, ipotizzò che l’atomo
fosse costituto da una sfera omogenea (10-8 cm) carica di
elettricità positiva in cui gli elettroni erano distribuiti in
maniera uniforme e senza una disposizione particolare.
Thomson propose, quindi, un modello di atomo, per così dire
“pieno”.
A questo modello dove gli elettroni sono poggiati sopra un po’
come “l’uvetta sul panettone” (pudding), si è dato anche il
nome di “modello a panettone “.
Joseph John Thomson
1856 – 1940
Fisico
Nobel per la fisica nel 1906
Nel 1897 scoprì la
particella di carica
negativa: l’elettrone
IL MODELLO ATOMICO
DI RUTHERFORD
Il fisico neozelandese E. Rutherford, nel 1911, ipotizzò che
l’atomo fosse costituto da una parte centrale chiamata nucleo,
in cui era concentrata tutta la massa e la carica positiva (RN ≈
10-12cm), e che gli elettroni si trovavano nella zona periferica,
a grande distanza (Ra ≈ 10-8cm).
Mentre lavorava con Niels Bohr (che aveva sviluppato un
modello atomico in cui gli elettroni si muovevano in orbite
circolari od ellittiche, come in un sistema planetario) nel 1920
Rutherford avanzò una proposta sull' esistenza di particelle
neutre, (i neutroni), che potevano compensare l'effetto
repulsivo delle cariche positive dei protoni, aumentando le
forze nucleari attrattive e impedendo così ai nuclei degli atomi
pesanti di disintegrarsi.
Ne 1932 il fisico britannico James Chadwick scopre
l'esistenza del neutrone, una particella neutra che è
costituente del nucleo.
Ernest Rutherford
1871 – 1937
Chimico - Fisico
Nobel per la chimica nel
1908
L’ESPERIMENTO DI
RUTHERFORD
L’ipotesi della teoria atomica di Rutherford nasceva da un’importante
esperimento effettuato da due suoi allievi.
Una lamina sottilissima ( s = 0,0004 mm) di metallo (oro) veniva
bombardata da particelle alfa veloci (carica positiva).
Uno schermo rivelatore indicava i punti di arrivo delle particelle alfa,
permettendo così di stabilire la loro traiettoria dopo il passaggio
attraverso la lamina.
Ernest Rutherford
1 particella su 20 000 colpiva il nucleo, le altre proseguivano nel loro cammino
Questo mostra come il raggio di un atomo (distanza nucleo-elettrone) sia 100 000 volte superiore del
raggio del singolo nucleo (protoni e neutroni).
IL MODELLO ATOMICO
DI BOHR
Il fisico Danese N. Bohr, nel 1913, introduce la teoria degli
elettroni che viaggiano in orbite circolari od ellittiche ben
definite, che corrispondono ai diversi stadi di energia intorno
al nucleo dell'atomo. Bohr, inoltre, introdusse l'idea che un
elettrone possa cadere da un'orbita di alta energia a una con
energia più bassa, emettendo un fotone di energia definita.
Il modello di Bohr si basa su alcune ipotesi fondamentali:
Niels Bohr
1885 – 1962
Fisico - matematico
Nobel per la fisica nel 1922
1. Gli elettroni ruotano intorno al nucleo su orbite
circolari. Non tutte le orbite sono permesse. Gli
elettroni possono muoversi solo su quelle che hanno
una distanza dal nucleo ben definita.
2. L’elettrone è soggetto alla forza di attrazione del nucleo.
Questa forza che provoca la rotazione dell’elettrone non
è che la forza centripeda. Gli elettroni nelle loro orbite
possiedono una certa quantità di energia; essendo in
moto hanno un’energia cinetica, inoltre hanno una
energia potenziale dovuta all’attrazione elettrostatica
tra elettrone e nucleo.
3. Finché un elettrone rimane nella sua orbita, non emette
e non assorbe energia.
IL MODELLO ATOMICO
DI BOHR
Niels Bohr
1885 – 1962
Fisico - matematico
Nobel per la fisica nel 1922
1. Gli elettroni ruotano intorno al nucleo su orbite
circolari. Ognuna di queste orbite ha un raggio ben
definito.
2. L’elettrone è soggetto alla forza di attrazione del
nucleo. Questa forza che provoca la rotazione
dell’elettrone non è che la forza centripeda. Gli
elettroni nelle loro orbite possiedono una certa
quantità di energia; essendo in moto hanno un’energia
cinetica, inoltre hanno una energia potenziale dovuta
all’attrazione elettrostatica tra elettrone e nucleo.
3. Finché un elettrone rimane nella sua orbita, non
emette e non assorbe energia.
IL MODELLO ATOMICO
DI BOHR
Postulati di Bohr (forma ridotta)
 Gli elettroni si muovono lungo
orbite privilegiate (stazionarie)
caratterizzate ognuna da una
ben definita quantità di energia
 Si verificano emissioni di
energia sotto forma di onde
elettromagnetiche,solo quando
un elettrone “salta” da un’orbita
ad energia maggiore ad
un’altra ad energia minore
Niels Bohr
1885 – 1962
Fisico - matematico
Nobel per la fisica nel 1922
Un elettrone non si sposta da
un’orbita all’altra, ma e come se
scomparisse e ricomparisse su
un’altra orbita
IL MODELLO ATOMICO
DI BOHR
L’energia “quantizzata”
 Una conseguenza dei postulati di Bohr è che l’energia è
“quantizzata”, cioè l’elettrone può esistere solo su di un
determinato livello energetico e non tra un livello e l’altro

Bohr pensò che quando l’atomo è riscaldato il suo
elettrone assorbe una ben precisa quantità di energia che
gli permette di posizionarsi su un livello superiore

Dopo ciò l’elettrone ritorna su orbite ad energia minore
restituendo sotto forma di quanti di luce di frequenza
determinata la differenza di energia
Niels Bohr
1885 – 1962
Fisico - matematico
Nobel per la fisica nel 1922
IL MODELLO ATOMICO
DI SCHRÖDINGER
Nel 1924 un giovane fisico francese, L.V. De Broglie,
avanzò l'ipotesi che anche la materia, come la luce,
potesse avere una doppia natura: ondulatoria e
corpuscolare.
Il fisico tedesco W. K. Heisenberg analizzando il modello
atomico di Bohr, ne ravvisò i limiti, particolarmente per
quanto riguarda le orbite che gli elettroni in essa
compiono. Parlare di orbite, presuppone infatti, di
conoscere contemporaneamente la posizione e la
velocità degli elettroni nei singoli istanti del loro moto.
Riferendosi ad un elettrone il principio può essere
enunciato nel seguente modo: è impossibile conoscere
nel medesimo istante e con la massima precisione la
posizione e la quantità di moto di un elettrone.
Il modello ondulatorio dell’elettrone
consente di stabilire le zone dello
spazio attorno al nucleo di un atomo
ove è massima la densità della carica
elettrica negativa dovuta agli elettroni
dell'atomo stesso.
Louis Victor Pierre De Broglie
1892 – 1987
Fisico e matematico
Nobel per la fisica nel 1929
Erwin Schödinger
1887 – 1961
Fisico e matematico
Nobel per la fisica
nel 1933
Werner Karl Heisemberg
1901 – 1976
Fisico
Nobel per la fisica nel 1932
IL MODELLO ATOMICO
DI SCHRÖDINGER
Mentre il modello atomico di Bohr considerava che
gli elettroni si muovessero intorno al nucleo secondo
orbite
circolari,
il
modello
atomico
di
Schrödinger definisce le regioni dello spazio intorno
al nucleo in cui è massima (almeno il 90%) la densità
di probabilità di trovare l'elettrone.
Tali regioni furono chiamate orbitali.
L'orbitale non è un contenitore all'interno del quale si
muove l'elettrone, ma solo la zona in cui è probabile
trovarlo.
A definire dimensione, forma e orientamento di un
dato orbitale, concorrono i numeri quantici.
La conoscenza del numero, delle forme e
dell'orientamento di tali zone nei vari atomi è di
fondamentale importanza per interpretare e
prevedere struttura e proprietà delle specie
chimiche.
Erwin Schödinger
1887 – 1961
Fisico e matematico
Nobel per la fisica nel 1933