Quanto spazio richiede il nucleo di un atomo?

Quanto spazio richiede il nucleo di un atomo?

Un atomo è il componente più piccolo possibile di un elemento chimico. Tutte le sostanze sono costituite da diversi tipi di atomi, disposti in varie combinazioni, e le proprietà di queste sostanze derivano dalle proprietà degli atomi. Gli atomi sono costituiti da quelli che vengono chiamati particelle elementari: protoni, neutroni ed elettroni. I protoni e i neutroni sono strettamente unite al centro in un corpo chiamato il nucleo, mentre gli elettroni orbitare intorno al nucleo in una nuvola.

Primi suggerimenti

Mentre l'idea di base degli atomi come la più piccola unità indivisibile della materia risale agli antichi greci, non era fino al XIX secolo che gli scienziati hanno cominciato a dedurre alcune delle loro proprietà. Nel 1805, il chimico John Dalton ha ipotizzato che tutti gli atomi di un particolare elemento erano gli stessi e che potrebbero essere unite per creare molecole. Nel 1897, il fisico J.J. Thomson scoperto elettroni e indovinato che erano contenuti in tutti gli atomi.

Rimbalzare

Il modello dell'atomo di Thomson aveva gli elettroni negativamente caricati, distribuiti attraverso un campo di carica positiva, il modello cosiddetto "plum pudding". Nel 1909, tuttavia, questa idea è stata capovolta da un punto di riferimento esperimento progettato dal fisico Ernst Rutherford. Sua squadra bombardato un foglio d'oro con particelle alfa cariche positivamente e trovato che alcuni di loro sono stati sviati in misura molto maggiore del previsto..--alcuni addirittura indietro nella direzione da cui erano venuti. Il modello di Thomson potrebbe non tenere conto di questo, e Rutherford ha concluso che la carica positiva, così come la maggior parte della massa, doveva essere concentrata in un piccolo spazio nel centro dell'atomo. Rutherford ha ipotizzato che gli elettroni hanno orbitato intorno al nucleo, molto come i pianeti orbitano intorno al sole.

L'immagine moderna

Modello di Rutherford dell'atomo è stato perfezionato ulteriormente da Niels Bohr nel 1913 per incorporare nuove scoperte dalla meccanica quantistica. Il modello attuale dell'atomo è costituito da un numero di positivamente caricato protoni, combinato nel nucleo con qualche numero di neutroni con nessuna carica elettrica. Che circonda il nucleo in una nuvola diffusa sono gli elettroni negativamente caricati, in numero uguale ai protoni e portando la massa molto poco. L'intuizione fondamentale è che gli atomi sono per lo più spazio vuoto. Il nucleo contiene quasi tutta la massa dell'atomo, e ancora il suo raggio è solo 1/100.000 di quello dell'atomo. Gli elettroni sono molto più piccole e leggere ancora. Ancora tutte le proprietà dell'atomo derivano da queste particelle infinitesimali.

Conseguenze

Il fatto che i nuclei atomici hanno carica tanto massa e molto positiva in un piccolo spazio crea una serie di interessanti proprietà. In particolare, perché i protoni positivamente caricati si respingono, ci vuole un'enorme forza di tenerli così strettamente insieme nel nucleo. Le reazioni di fissione nucleare, come una bomba atomica o una pianta di energia nucleare, coinvolgono rompere questi legami per rilasciare l'energia enorme all'interno del nucleo.