AtomulAtomul este cea mai mică particulă ce caracterizează un element chimic, respectiv este cea mai mică particulă dintr-o substanță care prin procedee chimice obișnuite nu poate fi fragmentată în alte particule mai simple. Acesta constă într-un nor de electroni care înconjoară un nucleu atomic dens. Nucleul conține sarcini electrice încărcate pozitiv (protoni) și sarcini electrice neutre (neutroni), fiind înconjurat de norulelectronic încărcat negativ. Când numărul electronilor și al protonilor este egal, atunci atomul este neutru din punct de vedere electric; dacă acest lucru nu se întâmplă, atunci atomul devine un ion, care poate avea sarcină pozitivă sau negativă. Atomul este clasificat după numărul de protoni și neutroni: numărul protonilor determină numărul atomic (Z) și neutronii izotopii acelui element.

Noțiunea de atom la începuturiTermenul de atom apare pentru prima dată către anul 450 î.e.n. Filozoful grec Leucip dezvoltă

teoria conform căreia materia nu este infinit divizibilă și introduce noțiunea deatomos, ceea ce nu

poate fi divizat. Câțiva ani mai târziu, Democrit, un discipol al lui Leucip, definește materia ca fiind

un ansamblu de particule indivizibile, invizibile și eterne: atomul. Această nouă concepție nu a

fost rezultatul unor observații sau experiențe, ci mai degrabă al unor intuiții. Teoria a fost

dezvoltată ulterior de Epicur, apoi de poetul latinLucrețiu. Au trecut însă 2000 de ani până când

teoria atomică a fost formulată științific.

În anul 1803, fizicianul și chimistul englez John Dalton a elaborat o teorie atomică proprie care

explică Legea proporțiilor multiple, afirmând că din moment ce substanțele se combină numai în

proporții integrale, atomii trebuie să existe la baza materiei.

Scurt istoric al teoriei atomice și descoperirea structurii atomiceMeditațiile filozofice atomiste datează încă de pe vremea vechilor gânditori greci și indieni ai

secolelor al VI-lea și al V-lea î.d.Ch. Prima formulare filozofică a unei idei similare celei de atom a

fost dezvoltată de Democrit în Grecia secolului al VI-lea î.d.Ch. Ideea s-a pierdut timp de secole,

până la reaprinderea interesului științific din epoca Renașterii.

În secolul al XIX-lea, John Dalton a vrut să cunoască de ce se sparg astorpidele în constituenți

proporționali. În lucrarea Noul sistem al filozofiei chimice (1808), a introdus două postulate:

atomii aceluiași element chimic sunt identici, dar diferiți între elemente;

atomii diferitelor elemente se pot combina între ei, formând subtanțe complexe.

Așadar, fiecare element chimic a fost reprezentat printr-un tip de atom și invers.

În ultima parte a secolului al XIX-lea, William Crookes a inventat tubul cu raze catodice (denumit

și tub Crookes) și a fost primul care a observat particule încărcate negativ într-un astfel de tub.

Aproape de trecerea către secolul al XX-lea, J.J. Thomson, în urma cercetărilor sale privind

razele catodice, a descoperit că atomii sunt divizibili (infirmând teoria lui Dalton), fiind parțial

compuși din particule foarte ușoare încărcate negativ (dovedite a avea proprietăți identice

indiferent de elementul chimic de la care proveneau), ce au fost numite mai târziu electroni. De

altfel J.J. Thomson propune primul model de atom, în care electronii sunt incluși într-o bilă cu

sarcină pozitivă precum „stafidele într-un cozonac”.

În 1911, Ernest Rutherford a descoperit că electronii orbitează un nucleu compact. Tot Rutherford

a descoperit că hidrogenul posedă cel mai ușor nucleu, pe care l-a numitproton (în limba greacă,

προτου înseamnă „primul”). Pentru a explica de ce electronii „nu cad, în spirală, pe nucleu”, Niels

Bohr a dezvoltat un model al atomului în care, folosind rezultatele mecanicii cuantice, electronii

nu pot să parcurgă decât orbite circulare fixate.

După descoperirea principiului de incertitudine al lui Werner Heisenberg, conceptul de orbită

circulară a fost înlocuit cu cel de „nor”, în interiorul căruia distribuția electronilor a fost descrisă

prin ecuații probabilistice. În sfârșit, după descoperirea în anul 1932 a neutronului (în urma

experimentelor efectuate de Walther Bothe și Herbert Becker în 1928), particulă neutră din punct

de vedere electric, nucleele atomice ale elementelor mai grele decât hidrogenul s-au găsit a fi

formate din protoni și neutroni, aceste ultime rezultate completând concepția modernă despre

structura atomică. Protonul și neutronul se mai numesc și nucleoni.

ElectronElectronul este o particulă subatomică fundamentală cu sarcină electrică negativă. Este un lepton de spin ½ care participă la interacțiunile electromagnetice, masa acestuia fiind de aproximativ 1/1836 din cea a protonului. Împreună cu nucleul atomic, electronii formează atomul. Interacțiunea lor cu nucleii adiacenți este principala cauză a legăturii chimice.

IstoricAntichitate

Numele de electron provine de la cuvântul grecesc chihlimbar, ήλεκτρον. Acest material a jucat

un rol esențial în descoperirea fenomenelor electrice. Grecii antici știau, de exemplu, că dacă o

bucată de chihlimbar este frecată cu o bucată de blană, provoacă o sarcină electrică pe suprafața

acestuia, care apoi poate crea o scânteie când este adus aproape de un obiect legat la sol.

Secolul XIX

Electronul ca o unitate elementară (cuantă) de sarcină electrică rezultă din legea electrolizei a lui

Faraday. Considerarea electronului drept particulă elementară purtătoare de sarcină electrică

negativă a fost susținută către fizicianul irlandez George Johnstone Stoney în 1874, care a

inventat și termenul de electron în 1894[1].

În timpul anilor 1890, un număr de fizicieni a afirmat că electricitatea poate fi concepută ca fiind

formată din unități individuale, cărora li s-au dat diferite nume. Aceste unități individuale nu au

fost confirmate.

Descoperire experimentală

Descoperirea electronului ca fiind o particulă subatomică a fost făcută în 1897 de J.J. Thomson la

Laboratorul Cavendish, la Universitatea Cambridge, în timp ce studia tuburile cu rază catodică.

Un tub cu rază catodică este un cilindru de sticlă etanș, în care doi electrozi sunt separați în vid.

Când este aplicat voltaj între electrozi, sunt generate raze catodice ceea ce face ca tubul să

strălucească. Prin acest experiment, Thomson a descoperit că sarcina negativă nu putea fi

separată de raze (prin aplicarea magnetismului), și că razele nu pot fi refractate de un câmp

electric. El a dedus că aceste raze, mai degrabă decât unde, erau mai degrabă particule

încărcate negativ, pe care le-a numit “corpusculi”(electroni). El le-a măsurat raportul masă-

sarcină electrică și a descoperit că este de peste o mie de ori mai mică decât cea a unui ion de

hidrogen, sugerând că fie erau foarte încărcați electric, fie aveau o masă foarte mică.

Experimentele ulterioare ale altor oameni de știință au confirmat concluzia din urmă. Proporția

masei sarcinii electrice a fost și la ei independentă de alegerea materialului catodului și a gazului

din tubul cu vid. Acesta l-a făcut pe Thomson să realizeze că ele sunt universale printre toate

celelalte materiale.

Sarcina electronului a fost atent măsurată de R. A. Millikan în experimentul lui numit picătura de

ulei în 1909.

Proton

Protonul (din grecescul πρῶτον=primul) este particula subatomică din nucleul unui atom, cu

masa (mp = 1,673·10−27 kg) și cu sarcina electrică pozitivă (qp= e = 1,602·10−19 C). Numărul

protonilor este caracteristic pentru toti atomii unui element. El reprezintă numarul de sarcini

nucleare Z (numarul de sarcini electrice pozitive). Numărul de protoni stabilește poziția

elementului în sistemul periodic al luiMendeleev. 'Numarul de Protoni = Numarul de sarcini

nucleare = Numarul de ordine

Deoarece toți protonii unui atom au sarcină pozitiva și se afla toți în nucleu, apare întrebarea de

ce nu se resping, fenomen fizic obisnuit la particulele cu acelasi semn. Răspunsul este dat de

teoria cuantica a campului: interactioneaza si prin forțe nucleare tari.Forțele nucleare tari sunt

transmise de gluoni.

A fost descoperit în 1919 de Ernest Rutherford.

Note

1. ^ a b c C. Amsler et al. (Particle Data Group) (2008). „Review of Particle Physics”. Physics

Letters B 667: 1.doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018.

2. ^ B.P. Stein, R. Ladbury, P.F. Schewe (1995). „Physics Update”. Physics Today 48 (10):

9. doi:10.1063/1.2808195.

Bibliografie

I.G. Murgulescu Introducere în chimia fizică, vol.I,1 Atomi.Molecule.Legătura chimică, Editura

Academiei RSR, București, 1976

I.G. Murgulescu, J. Păun Introducere în chimia fizică vol I,3 Nucleul atomic. Reacții nucleare.

Particule elementare Editura Academiei RSR, București 1982

Neutron

Neutronul este particula din nucleul atomic cu masa (mn=1,675·10−27kg), neutră din punct de

vedere electric (qn=0 C). Numărul neutronilor, N, ai unui atom poate fi diferit pentru nucleele

atomice ale aceluiași element. Așa se formează izotopii. A fost teoretizat deErnest Rutherford.

Neutronii se pot găsi (în mișcare) și în afara atomului. Aceștia interacționează numai cu nucleele

atomice. Pătrunderea neutronilor în nuclee are loc cu o probabilitate ridicată, mai ales atunci

cand energia lor cinetică este scăzută. Acest fenomen poate afecta stabilitatea atomului

(activare, transformare sau stabilizare). La trecerea neutronilor prin materie sunt posibile trei tipuri

de interacții: împrăștiere elastică, împrăștiere inelastică și captură neutronică. Dacă un neutron se

dezintegrează, acesta se separă într-un proton, un electron și un neutrin. Ajunși, prin ciocniri

succesive, la energii joase și la un grad ridicat de imprăștiere, neutronii se comportă ca un gaz

molecular care difuzează.

Materialele care încetinesc neutronii prin ciocniri elastice, fără a-i absorbi, poartă numele

de moderatori (apă, deuteriu, beriliu, parafină, grafit).

Descoperirea neutronuluiO ținta de beriliu a fost bombardată cu particule alfa emise de poloniu radioactiv, s-a constatat că

beriliul, la rândul său, emite particule invizibile necunoscute. Aceste particule invizibile au lovit

apoi atomii de hidrogen sau de azot în repaus. Ca rezultat al acestor ciocniri protonii sau nucleele

de azot au fost puși în mișcare, iar Chadwick le-a măsurat vitezele.

Tipuri

În funcție de energia lor, neutronii pot fi clasificați astfel:

Neutroni rapizi (peste 8 KeV );

Neutroni încetiniți (sub 8 KeV );

Neutroni termici (aprox. 0,025 eV ).

CaracteristiciMomentul magnetic e diferit de zero, fapt neașteptat pentru o particulă neutră electric. Acesta e un indiciu că neutronul e o particulă compusă. Ernest Rutherford a emis ipoteza alcătuirii neutronului dintr-un proton și un electron. După Modelul Standard al particulelor elementare neutronul ar fi compus din quarci. Distingerea între cele două modele se poate face prin predicțiile cantitative furnizate asupra valorii numerice a momentului magnetic.

John Dalton

Ernest Rutherford

Joseph John Thomson

Leucippe