“Jo, un Univers d’àtoms,
Un àtom a l’Univers”.
Richard Feynman, físic
Els primers en postular teories sobre la constitució de la matèria foren
els filòsofs grecs, que suposaven que al món hi havia quatre elements: foc,
aigua, terra i aire.
El filòsof grec Demòcrit (segle V a.C) va ser el primer en dir que la
matèria estava formada per esferes massisses anomenades àtoms (que en grec significa: unitat
indivisible).
La teoria atòmica de Dalton (1808) va resultar útil per a interpretar
algunes propietats de les substàncies en les reaccions químiques, però va ser
insuficient per a explicar altres fenòmens com l’electrització dels cossos per
fregament.
Els diversos avenços en el coneixement de l’estructura atòmica han donat
lloc a successius models atòmics.
Model atòmic de Dalton.
.jpg)
El 1808 Dalton va enunciar la seva teoria
atòmica, on imaginava els àtoms com esferes
massisses indivisibles, tal i com havia pensat Demòcrit al segle V a.C.
El model de Dalton no diu res sobre la constitució interna de l’àtom perquè
en la seva època no s’havien descobert les partícules que el constitueixen.
Aquest model va implicar la distinció entre elements i compostos:
- Elements:
tipus de matèria constituïda per
àtoms d’una mateixa classe.
- Compostos: substància formada per la unió de dos o més elements de
la taula periòdica.
Model atòmic de Thomson.
.jpg)
El 1897 el físic britànic Joseph J. Thomson (1856 – 1940) va demostrar que
a l’interior dels àtoms hi ha unes partícules diminutes, amb càrrega elèctrica
negativa, les quals va anomenar electrons.
Com que la matèria és elèctricament neutra, Thomson va considerar que
l’àtom havia de ser una esfera massissa
de matèria carregada positivament, en l’interior de la qual estaven incrustats els electrons.
Es tracta d’un model estàtic i no
nuclear en el qual els àtoms poden perdre electrons, la qual cosa justifica
fenòmens com l’electrització.
Model atòmic de Rutherford.
El 1911el físic neozelandès Ernest Rutherford (1871 – 1937) va demostrar
que els àtoms no són massissos sinó
que en la major part estan buits.
En la seva experiència, Rutherford va deduir que en el centre de l’àtom hi
ha un diminut corpuscle, que va anomenar nucli,
en el qual es troben les partícules de càrrega positiva, els protons. A més, Rutherford ja va intuir la presència d’una
altra nova partícula situada en el nucli de l’àtom, els neutrons que, com el seu nom indica, tenen càrrega elèctrica
neutre.
El model presenta un àtom dinàmic i
nuclear, en el qual els electrons, en
igual nombre que es protons, giren al voltant del nucli descrivint òrbites circulars.
Model atòmic de Bohr.
A partir dels descobriments sobre la naturalesa de la llum i l’energia, el
1913 el físic danès Niels Bohr (1885 – 1962) va proposar un nou model atòmic.
.jpg)
Per a Bohr els electrons giren entorn del nucli en òrbites circulars de radis definits. No totes les òrbites són
possibles: existeixen òrbites permeses i altres de prohibides.
Cadascuna d’aquestes òrbites només pot tenir un nombre donat d’electrons,
amb una energia determinada en cada
cas.
Perquè un electró canviï d’òrbita, és necessari modificar-ne l’energia en
una quantitat determinada.
El 1915 l’alemany Sommerfeld va modificar el model introduint també òrbites el·líptiques.
En aquest model, precursor de l’actual, els electrons només ocupen òrbites
amb valors determinats d’energia. Es diu que l’energia està quantitzada.
El model atòmic actual.
El descobriment de James Chadwick (1891 – 1974) d’una nova partícula
fonamental en el nucli, el neutró,
la massa de la qual és similar a la del protó i sense càrrega elèctrica, va
completar la descripció del model atòmic desenvolupat al llarg del segle XX.
En aquest model, Chadwick, va diferenciar dues parts en l’àtom: el nucli i l’escorça.
El nucli.
És la part central de l’àtom i s’hi troben els protons i els neutrons.
- Els protons
són partícules amb càrrega elèctrica
positiva d’1,6·10-19C i amb una massa
aproximada d’1,67·10-27 kg.
- Els neutrons
són partícules sense càrrega i de
massa aproximadament igual a la dels protons.
La massa d’un àtom es concentra
en el nucli, ja que la massa dels
electrons és insignificant en comparació a la de protons i neutrons.
La Escorça.
És la part exterior de l’àtom i conté els electrons, proveïts de càrrega
elèctrica negativa, d’igual valor absolut que la dels protons. La massa
dels electrons és de 9,11·10-31 kg, unes 2000 vegades més petita que la dels protons i
dels neutrons.
En
tots els àtoms, el nombre de protons del nucli és igual al nombre d’electrons
de l’escorça, per la qual cosa l’àtom és elèctricament neutre.
El
volum que ocupa l’àtom és
aproximadament 105 vegades més gran que el volum del nucli. Així,
podem dir que l’àtom és, essencialment, buit.
En
aquest model els electrons no descriuen òrbites definides, sinó que es troben
distribuïts ocupant orbitals.
Els
orbitals són regions de l’espai,
entorn del nucli, on la probabilitat de trobar un electró amb una determinada
energia és molt gran.
Els
orbitals estan agrupats en nivells
energètics que es numeren de l’1 al 7 per ordre creixent de l’energia que
té l’electró en l’orbital.
Per
saber – ne més:
Alhazen es considerat el físic més important de la Edat Mitjana. Al contrari
que Ptolomeu (un dels altres grans
científics de la Història), creia que la llum que ens permet veure provenia del
Sol i que els objectes que careixen de llum pròpia tan sols reflecteixen la
llum que els hi arriba del Sol i és així com els veiem. Aquesta idea, junt amb
altres, va ajudar a treballar els fonaments de la Òptica geomètrica. De fet, la gran contribució teòrica d’Alhazen a
la Òptica fou que va separar llum i objecte, és a dir, la llum no era una
propietat intrínseca dels objectes que veiem, sinó que era el “medi” a partir
del qual l’ull, intermediari de la visió, era capaç de visualitzar l’objecte en
concret i, per tant, permetre’ns percebre el món que ens envolta. Va escriure
el “Llibre d’Òptica”, considerat el primer tractat de lents de la història i,
en el qual, apart d’exposar les seves idees fonamentals sobre la llum i la
visió, va descriure la imatge d’un objecte formada en la retina humana a causa
del cristal·lí (vist com una lent).
.png)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
