Presentazione chimica

IL SAGGIO ALLA FIAMMA

e i presupposti della struttura atomica

Indice

1. L'ATOMO

2. L'ATOMO DI BOHR

3. IL SAGGIO ALLA FIAMMA

Timeline fisici importanti per l'atomo

DALTON

DEMOCRITO

THOMSON

RUTHERFORD

BOHR

400 a.c.

1766

1856

1885

1871

L'ATOMO

e le sue caratteristiche

Com'è formato l'atomo?

È la più piccola quantità di un elemento ed è una particella indivisibile.Al centro si trova il nucleo,che contiene quasi tutta la massa e sono presenti al suo interno protoni,con carica positiva e neutroni,privi di carica.Attorno al nucleo ruotano gli elettroni,particelle con carica negativa. Inoltre il numero di protoni corrisponde al numero di elettroni.

Da chi furono fatti i più importanti studi sull'atomo?

Ernest Rutherford

John Thomson

John Dalton

Democrito

Rutherford con l'esperimento delle particelle alfa scoprì che l'atomo aveva una massa centrale molto piccola e il restante spazio era vuoto,occupato dai singoli elettroni che ruotano attorno a delle orbite circolari

Thomson scoprì per primo l'esistenza degli elettroni attraverso un esperimento con i raggi catodici.Propose poi un modello a panettone(plum pudding) che vedeva l'atomo come una sfera positiva e sulla sua superficie gli elettroni con carica negativa

Democrito fu un filosofo greco che visse nel 400 a.c.Lui fu il primo a parlare di atomo come la più piccola parte della materia.E' indivisibile ,eterno e indistruttibile.Il termine atomo deriva infatti dal greco a-tomos che vuol dire indivisibile

Dalton,attorno al 1808,cercò di rappresentare l'atomo sottoforma di cerchio e per rappresentare la molecola unì più cerchi.Naturalmente erano solamente dei modelli ,ovvero delle rappresentazioni più semplici della realtà

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Com'è fatta la luce?

La struttura dell'atomo come lo conosciamo oggi deriva da studi condotti nel 1900,in base allo studio della luce.La luce è un'onda elettromagnetica che si propaga attraverso campi elettromagnetici perpendicolari. Le radiazioni vengono definite da delle grandezze:

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Tutte le radiazioni elettromagnetiche si estendono su un intervallo continuo di frequenze,definito spettro elettromagnetico..

..le onde radio hanno lunghezza d'onda maggiore e frequenza ed energia minore,di conseguenza sono anche quelle meno dannose.Mentre i raggi gamma hanno un'alta frequenza ed una bassa lunghezza d'onda che li rende pericolosi per i tessuti biologici

Alla fine del XIX secolo e ,in seguito,nel 1905 venne proposta la teoria corpuscolare della luce

Plank per espiegare il comportamento dei corpi incandescenti che emettono radiazioni elettromagnetiche ipotizza l'esistenza dei quanti.Un quanto è un pacchetto indivisibile di energia con una specifica frequenza(dipende dalla frequenza fodamentale degli atomi)che può essere emesso o assorbito dalla materia

Qualche decennio dopo Plank,Einstein,per spiegare l'effetto fotoelettrico confermò l'esistenza dei quanti definendoli fotoni:pacchetti discreti di energia che si comportano come particelle con la velocità della luce,ma hanno massa nulla a riposo

L'ATOMO DI BOHR

e le sue caratteristiche

Gli spettri di emissione

Se per la luce visibile lo spettro elettromagnetico è continuo ,caratterizzato da sette colori:rosso,arancione,giallo,verde,blu,indaco e violetto,per gli elementi della tavola periodica non è così.

I fisici alla fine del XIX secolo avevano già sperimentato come ottenere uno spettro di emissione a righe partendo da un particolare elemento,un fascio di luce e un prisma che permetta di scomporre la luce nelle sue componenti ,ma non sapevano il motivo per il quale ogni elemento avesse uno spettro diverso.Soprattutto,poi, perchè in determinati momenti ci fosse uno spettro di assorbimento e in altri uno di emissione e a cosa corripondessero le righe.

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L'ATOMO DI IDROGENO DI BOHR

Fu Bohr a spiegare il motivo legato agli spettri di emissione e di assorbimento.Studiando l'atomo di idrogeno arrivò a delle conclusioni importanti sull'atomo basandosi sia sulle scoperte di Plank che su quelle di Einstein:

1. L'elettrone percorre orbite circolari attorno al nucleo;
2. Le orbite che hanno una determinata distanza dal nucleo sono definite orbite permesse o stati stazionari in cui l'elettrone è stabile;
3. Se l'elettrone si trova in una di queste orbite,non vengono emesse radiazioni;
4. Quando un elettrone passa da un'orbita permessa ad un'altra viene emessa o assorbita energia,per questo la variazione di energia ΔE può essere positiva,se viene assorbita l'energia,negativa quando viene liberata;
5. L'orbita più piccola ha distanza dal nucleo pari a 5,29x10^-11m e il raggio n è pari a (5,29x10^-11)n^2 dove n è l'orbita,anche definita come numero quantico principale

Quando un atomo assorbe un fotone di energia,l'elettrone passa dallo stato fondamentale della sua orbita ad uno stato eccitato e quindi ad un'orbita con una maggiore energia,ma più instabile.Non potrà mai accadere di potere osservare l'elettrone tra due orbite ma solo o in una o nell'altra.Essendo l'atomo instabile libera un fotone di energia e torna ad occupare un'orbita con energia minore.Attraverso questa considerazione Bohr era riuscito a spiegare perchè si formavano delle righe nello spettro :nello spettro di assorbimento le linee nere corrispondono all'energia assorbita dagl elettroni e quindi al passaggio ad un'orbita con più energia,nello spettro di emissione le righe colorate rappresentano gli elettroni che tornano allo stato fondamentale e liberano energia.

IL SAGGIO ALLA FIAMMA

e le sue caratteristiche

IL SAGGIO ALLA FIAMMA DEFINIZIONE

Il saggio alla fiamma è una semplice tecnica di analisi qualitativa per verificare la presenza di ioni di metalli alcalini, alcalino-terrosi e alcuni metalli di transizione.Questo esperimento si basa proprio sulle scoperte di Bohr secondo cui ogni elemento ,quando viene riscaldato,emette un particolare spettro.In questo caso gli elettroni degli atomi del metallo acquistano energia grazie alla fonte di calore e passano ad uno stato eccitato dando alla fiamma un colore caratteristico

Un esempio di saggio alla fiamma

Per riproporre l'esperimento:

Materiale e attrezzature

• acido cloridrico (HCl) concentrato
• sali (cloruri) di metalli diversi
• becco Bunsen
• filo di nichel-cromo fissato su bacchetta di vetro
• vetrini da orologio

Obiettivo Identificare vari elementi in base al colore che emettono quando sono riscaldati alla fiamma di un bunsen.

PROCEDIMENTO

• Versare qualche goccia di acido cloridrico in un vetrino;
• Mettere una piccolissima quantità dei diversi sali disponibili (di sodio, potassio o altro) su altri vetrini, senza contaminarli tra di loro;
• Accendere il bunsen ruotando l’apposito anello alla base del bruciatore per rendere la fiamma di colore azzurro;
• Immergere il filo in acido cloridrico e portarlo sulla fiamma fino a che, messo sulla fiamma non dà alcuna colorazione(Bisogna effettuare questa operazione ogni volta che si esamina un nuovo sale);
• Immergere la punta del filo pulito prima nell'acido cloridrico e poi in uno dei sali disponibili, prelevandone una piccolissima quantità;
• Portare il filo alla base della fiamma e spostarlo nella parte più calda ;
• Ripetere la prova per ogni sale disponibile, avendo cura di pulire il filo prima di ogni nuova osservazione.

Colorazione della fiamma per alcuni elementi

SODIO:giallo-arancio

STRONZIO:rosso scarlatto

BARIO:verde-giallo pallido

LITIO:rosso carminio

POTASSIO:violetto

CALCIO:rosso-giallastro

Thanks!

MARIAGRAZIA PELLEGRINO IVC