Home Ambasciatori della Festa di Scienza e Filosofia Evoluzione del modello atomico

Evoluzione del modello atomico

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L’atomo si definisce come la più piccola parte di un elemento che conserva le proprietà chimiche dell’elemento stesso e dimostra avere una dimensione di circa 10-10 m. Esso è costituito da un nucleo composto da protoni e neutroni ed intorno ad esso si muovono gli elettroni. Le teorie atomiste nacquero per la prima volta nella Ionia con le teorie filosofiche di Leucippo e Democrito, i quali definirono l’atomo come indivisibile, immutabile e perfetto. La teoria atomica subì continue variazioni e attacchi di critica, ma non fu mai accantonata perché spiegava in maniera soddisfacente la materia. In seguito durante il Medioevo e il Rinascimento la storia della chimica e degli atomi si confuse con quella dell’alchimia. Nel Seicento Robert Boyle elaboro l’ipotesi che i gas fossero costituti da particelle microscopiche che si urtavano tra loro. La paura a chiamare queste particelle atomi è giustificata dal comportamento della Chiesa cattolica, che nel 1632 aveva messo al bando da tutte le scuole dei gesuiti l’insegnamento della teoria atomistica, considerata ai confini con l’eresia. Alla fine del Settecento Antoine Laurent Lavoisier contribuì alla nascita della chimica classica enunciando la legge di conservazione della massa: in una reazione chimica la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti. Il chimico francese Joseph Proust enuncio invece la legge delle proporzioni definite, secondo cui in ogni composto gli elementi sono presenti secondo rapporti definiti e costanti. Finalmente nell’Ottocento John Dalton enuncio la teoria atomica, utilizzando anche le due leggi citate prima, in cui affermava che la materia era costituita da atomi, uguali tra loro e con proprietà identiche per uno stesso elemento. Questa teoria fu subito accettata dai chimici mentre fu criticata più volte dai fisici. Nella seconda metà dell’Ottocento Joseph John Thomson scoprì l’elettrone, una particella carica negativamente e dotata di massa, facendo deviare dei raggi catodici applicando un campo elettrico. Egli scoprì dunque la carica di queste particelle e che esse non potevano attraversare oggetti fisici. Thomson propose il modello di atomo come una sfera di carica positiva con al suo interno gli elettroni di carica negativa. Altri esperimenti svolti da Ernest Rutherford smentirono questo modello, egli infatti scoprì che l’atomo era dotato di un nucleo di carica positiva intorno a cui ruotano gli elettroni. Rutherford condusse dei raggi alpha contro una lamina d’oro (di spessore circa pari ad un atomo) e osservo che alcuni di essi venivano deviati. Così egli propose un nuovo modello atomico in cui la carica positiva dell’atomo era contenuta nel nucleo (di dimensioni molto inferiori rispetto a tutto l’atomo) mentre quella negativa negli elettroni che vi ruotavano intorno. Nel modello proposto da Bohr poco dopo le orbite seguite dagli elettroni erano quantizzate e caratterizzate ciascuna da un valore noto chiamato numero quantico. Con l’avvento della meccanica quantistica negli anni Venti del Novecento E. Schrodinger propose il suo modello di atomo in cui non si parlo più di elettroni rotanti e di orbite, ma di equazioni matematiche e funzioni d’onda. Oggi sappiamo che l’atomo è costituito da particelle negative chiamate elettroni, particelle positive (chiamate protoni) e particelle neutre (chiamate neutroni).

Non solo l’atomo è divisibile, ma, come si scoprirà poi, anche le particelle subatomiche che costituiscono il nucleo sono a loro volta composte. Nel Ventesimo secolo infatti si scoprì che il protone e il neutrone sono a loro volta composti da quark. È interessante osservare come il pensiero ed il modello atomico è cambiato nel tempo ed è incredibile come i greci abbiano avuto una visione già molto chiara e vicina alla realtà, anche se tutti i modelli proposti successivamente implicano il superamento dell’indivisibilità dell’atomo che era stata postulata da Democrito. I greci trassero quelle determinate conclusioni nonostante non avessero ancora la tecnologia che ha permesso di arrivare, per via sperimentale, a tutto quello che è stato scoperto negli ultimi secoli. Molte difficoltà nel definire il modello atomico sono derivate dal fatto che non era possibile osservare in prima persona queste particelle in quanto non esistevano ancora gli strumenti adeguati, tutto è stato pensato ed immaginato. Inoltre è possibile notare che le scoperte riguardo l’atomo sono avvenute in blocchi di tempo relativamente vicini tra loro, quando uno scienziato faceva una nuova scoperta ed emanava una sua teoria ed un proprio modello atomico contribuiva in ogni caso nel progresso e agli sviluppi di altri scienziati che utilizzavano le conoscenze già ottenute per arrivare a sempre nuovi risultati. La scoperta del modello atomico è come una catena in cui il modello precedente ha aiutato a scoprire quello successivo arrivando sempre più vicini alla realtà.

Michele Teatini