Teories Atòmiques: Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr i Isòtops
Teoria Atòmica de Dalton
La matèria està formada per àtoms indivisibles.
Els àtoms són invariables.
Els elements estan formats per àtoms iguals: tenen la mateixa massa i les mateixes propietats químiques.
Els àtoms de diversos elements tenen masses i propietats químiques distintes.
Els compostos químics estan formats per la combinació d’àtoms de dos elements diferents o més.
Quan dos àtoms, o més, de distints elements es combinen i formen un mateix compost, ho fan en una relació de nombres enters senzills.
En les reaccions químiques, els àtoms ni es creen ni es destrueixen; només canvien la seua distribució en les substàncies.
Ions
Un ió és un àtom que ha guanyat o que ha perdut un electró o més. Els electrons s’arranquen fàcilment, per això el nombre d’electrons de l’àtom pot variar.
Quan un àtom perd un electró o més, adquireix càrrega neta positiva i es converteix en un catió.
Quan un àtom guanya un electró o més, adquireix càrrega neta negativa i es converteix en un anió.
Dades sobre els Àtoms
L’àtom conté partícules subatòmiques, algunes de les quals, els electrons, tenen càrrega elèctrica negativa i massa. Cada electró té una càrrega elèctrica elemental.
La resta de l’àtom té la major part de la massa i càrrega positiva.
Com que l’àtom és elèctricament neutre, cal suposar que el nombre de càrregues elèctriques negatives (electrons) és igual que el nombre de càrregues elèctriques positives (protons), ja que el valor absolut de la càrrega de l’electró i de la del protó és el mateix.
Model Atòmic de Thomson
Quasi tota la massa de l’àtom devia correspondre a la càrrega positiva, per això aquesta havia d’ocupar la major part del volum atòmic. Aquesta teoria proporcionava una explicació a fenòmens com la formació d’ions i l’electrització de la matèria.
Neutrons
La massa de protons i d’electrons no coincidia amb la massa total de l’àtom, i Rutherford va imaginar que en el nucli hi havia d’haver-hi altre tipus de partícules subatòmiques, que va batejar com a neutrons. Posteriorment, Chadwick va descobrir aquestes partícules, que no tenien càrrega elèctrica. Els neutrons són, per tant, partícules elèctricament neutres que tenen una massa una mica més gran que la dels protons i que se situen, al costat d'aquests, en el nucli.
Estructura Atòmica
L’àtom té un nucli central on hi ha concentrada pràcticament tota la massa, aportada pels protons i pels neutrons.
La càrrega positiva dels protons es compensa amb la càrrega negativa dels electrons, que se situen fora del nucli. Així, l’àtom és elèctricament neutre.
El nucli conté tants protons com electrons té l’àtom.
Els electrons giren a molta velocitat al voltant del nucli i estan separats d’aquest per una gran distància en relació a la seua dimensió.
Model Atòmic de Bohr
Era un fet conegut en física que qualsevol càrrega que girara al voltant del nucli hauria d’emetre energia en forma de radiació. Segons això, l’electró aniria perdent energia ininterrompudament i s’acostaria cada vegada més al nucli, és a dir, es mouria en espiral fins que es cauria damunt. Però això no ocorre. Bohr va formular una nova hipòtesi sobre l’estructura atòmica:
L’electró només es mou en unes òrbites circulars, sense que hi haja emissió d’energia. L’electró, depenent de l’òrbita en què se situa, té una energia determinada, que és més gran com més allunyada està de l’òrbita del nucli.
L’emissió d’energia es produeix quan un electró salta d’un estat inicial amb més energia a un altre amb menys energia.
Isòtops
No tots els àtoms d’un mateix element tenen la mateixa massa. És a dir, és possible trobar en la natura àtoms d’un mateix element amb un nombre màssic diferent. Encara que el nombre de protons és invariable per a tots els àtoms d’un mateix element, el nombre de neutrons pot variar; és a dir, malgrat que el nombre atòmic d’un element té un sol valor, el nombre màssic pot tenir diversos valors.
Els isòtops són àtoms d’un mateix element que tenen el mateix nombre atòmic, però distint nombre màssic.
Radioactivitat
Partícules i radiacions que alguns elements emeten perquè no són estables, ja que tenen un nombre de neutrons molt superior al dels protons, fins que arriben a estabilitzar-se.
Partícules alfa, α: Consten de dos protons i dos neutrons. El nombre màssic és 4. Tenen càrrega positiva i es mouen a gran velocitat. Tenen un poder de penetració ben escàs.
Partícules beta, β: Són electrons (càrrega negativa). Es desplacen a gran velocitat. Tenen un gran poder de penetració. Aquestes partícules són el resultat de la desintegració d’un neutró en un protó i en un electró.
Partícules gamma, γ: Són radiacions d’alta energia i no tenen càrrega elèctrica. Es propaguen a la velocitat de la llum. Els rajos gamma són capaços de travessar metall i penetrar en el cos dels animals, fins i tot de l’ésser humà.
Fusió Nuclear
Unió de diversos nuclis lleugers per a formar-ne un altre de més pesant i estable, que desprèn molta energia. Per a aconseguir unir-los, cal subministrar molta energia per vèncer les forces de repulsió. L'energia irradiada del Sol és una font d'energia de fusió dels nuclis d'hidrogen.
Aplicacions: L'aprofitament de l'energia que es desprèn en la fusió està encara en fase d'investigació.
Avantatges: Els combustibles són barats i quasi inesgotables. En el procés de fusió es generen pocs residus radioactius. Si hipotèticament, una màquina deixara de funcionar, s'apagaria completament de immediat, sense cap perill.