I primi Modelli Atomici

Fenomeni elettrici

Fin dall’antichità si era scoperto che strofinando un pezzo di ambra (elektron) con un panno di lana, essa era in grado di attirare delle pagliuzze.

In epoca moderna, le esperienze condotte da Faraday nel 1830 sulle soluzioni attraversate da corrente, dimostravano che la materia conteneva cariche elettriche.
Il modello atomico proposto da Dalton non era più sostenibile: l’atomo non era una sfera compatta e indivisibile.

Scoperta dell’elettrone

Il fisico W. Crookes ha preso un tubo di vetro all’interno del quale ha inserito un gas. Alle due estremità del tubo erano poste due placche, l’anodo positivo e il catodo negativo. Se il gas veniva attraversato dalla corrente elettrica, non si verificava nulla; tuttavia, se il gas era rarefatto, compariva un fascio luminoso che partiva dal catodo (raggi catodici) per dirigersi verso l’anodo.
Se sulla parte centrale del tubo si ponevano due piastre con carca opposta, si notava che i raggi erano deviati verso la piastra caricata positivamente.
Thomson ne dedusse che i raggi catodici erano delle particelle caricate negativamente, che furono chiamate elettroni. Essi hanno carica -1 e una piccolissima massa pari a 9.11·10^-31 kg.

Il modello di Thomson (1904)

Thomson, dopo la scoperta degli elettroni, formulò un modello atomico, detto “a panettone” o ad “anguria”, secondo il  quale l’atomo era costituito da una massa positiva all’interno della quale erano immersi gli elettroni.

Scoperta del protone

Utilizzando sempre il tubo di Crookes con un catodo forato, impiegando un’elevata differenza di potenziale, Goldstein scoprì che anche l’anodo emetteva dei raggi (raggi anodici o raggi canale). Essi venivano attirati da una piastra con carica negativa, perciò dovevano essere positivi. Le nuove particelle, chiamate protoni, hanno carica +1 e massa 1.673·10^-27 kg.

Il modello planetario di Rutherford (1911)

Rutherford, bombardando una sottilissima lamina d’oro con particelle positive α (protoni), grazie ad un rilevatore di queste particelle riuscì a stabilire la corretta disposizione dei componenti all’interno dell’atomo. Infatti, egli si accorse che la maggior parte delle particelle positive passava indenne attraverso la lamina, mentre poche venivano deviate o respinte.
Questo fenomeno poteva essere giustificato ammettendo che l’atomo dovesse essere sostanzialmente vuoto: la gran parte della massa, costituita dai protoni positivi, era concentrata in un piccolissimo nucleo centrale, attorno al quale ruotavano gli elettroni negativi con orbite simili a quelle dei pianeti che girano attorno al Sole. La forza centrifuga dovuta alla rotazione bilanciava l’attrazione delle particelle di carica opposta.
Proprio perché l’atomo è sostanzialmente vuoto permette il passaggio delle particelle α; le poche che intercettano il piccolo nucleo, avente la carica dello stesso segno delle particelle α, sono respinte o deviate.