Struttura dellatomo

Atomo e radiazione elettromagnetica

Parti subatomiche fondamentali

Il numero di protoni, neutroni ed elettroni in un atomo possono essere determinati da una serie di semplici regole.

• Il numero di protoni nel nucleo dellatomo è uguale al numero atomico (Z).
• Il numero di elettroni in un atomo neutro è uguale al numero di protoni.
• Il numero di massa dellatomo (M) è uguale alla somma del numero di protoni e neutroni nel nucleo.
• Il numero di neutroni è uguale alla differenza tra il numero di massa dellatomo (M) e il numero atomico (Z).

Esempi: Let “s determinare il numero di protoni, neutroni ed elettroni nei seguenti isotopi.

I diversi isotopi di un elemento sono identificato scrivendo il numero di massa dellatomo nellangolo superiore sinistro del simbolo dellelemento. Gli isotopi 12C, 13C e 14Care del carbonio (Z = 6) e quindi contengono seiprotoni. Se gli atomi sono neutri, devono contenere anche sei elettroni. Lunica differenza tra questi isotopi è il numero di neutroni nel nucleo.

12C: 6 elettroni, 6 protoni e 6 neutroni

13C: 6 elettroni, 6 protoni e 7 neutroni

14C: 6 elettroni, 6 protoni e 8 neut rons

Radiazione elettromagnetica

Molto di ciò che si sa sulla struttura degli elettroni in un atomo è stato ottenuto studiando linterazione tra la materia e le diverse forme di radiazione elettromagnetica. ha alcune delle proprietà sia di un appartamento che di unonda.

Le particelle hanno una massa definita e occupano lo spazio. Le onde non hanno massa e tuttavia trasportano energia mentre viaggiano nello spazio. Oltre alla loro capacità di trasportare energia, le onde hanno quattro altre proprietà caratteristiche: velocità, frequenza, lunghezza donda e ampiezza. La frequenza (v) è il numero di onde (o cicli) per unità di tempo. La frequenza dellonda è riportata in unità di cicli al secondo (s-1) o hertz (Hz).

Il disegno idealizzato di unonda nella figura seguente illustra le definizioni di ampiezza e lunghezza donda. La lunghezza donda (l) è la distanza minima tra i punti ripetuti sullonda. Lampiezza dellonda è la distanza tra il punto più alto (o più basso) dellonda e il centro di gravità dellonda.

Se misuriamo la frequenza (v) di unonda in cicli al secondo e la lunghezza donda (l) in metri, la Il prodotto di questi due numeri ha le unità di metri al secondo. Il prodotto della frequenza (v) per la lunghezza donda (l) dellonda è quindi la velocità (i) alla quale londa viaggia nello spazio.

vl = s

Luce e altre forme di radiazione elettromagnetica

La luce è unonda sia elettrica che componenti magnetici. È quindi una forma di radiazione elettromagnetica.

La luce visibile contiene la stretta banda di frequenze e lunghezze donda nella porzione dello spettro elettromagnetico che i nostri occhi possono rilevare. Include radiazioni con lunghezze donda comprese tra circa 400 nm (viola) e 700 nm (rosso). Poiché è a onda, la luce viene piegata quando entra in un prisma di vetro. Quando la luce bianca è focalizzata su un prisma, i raggi di luce di diverse lunghezze donda vengono piegati di quantità diverse e la luce viene trasformata in uno spettro di colori. Partendo dal lato dello spettro in cui la luce è piegata dellangolo più piccolo, i colori sono rosso, arancione, giallo, verde, blu e viola.

Come possiamo vedere dal diagramma seguente, lenergia trasportata dalla luce aumenta man mano che passiamo dal rosso al blu attraverso lo spettro visibile.

Poiché la lunghezza donda della radiazione elettromagnetica può essere fino a 40 mo inferiore a 10-5 nm, lo spettro visibile è solo una piccola parte della portata totale della radiazione elettromagnetica.

Lo spettro elettromagnetico include onde radio e TV, microonde, infrarossi, luce visibile, ultravioletti, raggi X, g- raggi e raggi cosmici, come mostrato nella figura sopra. Queste diverse forme di radiazione viaggiano tutte alla velocità della luce (c), ma differiscono per le loro frequenze e lunghezze donda. Il prodotto della frequenza moltiplicato per la lunghezza donda della radiazione elettromagnetica è sempre uguale alla velocità della luce.

vl = c

Di conseguenza, la radiazione elettromagnetica che ha una lunghezza donda lunga ha una bassa frequenza, e la radiazione ad alta frequenza ha una lunghezza donda corta.