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Le particelle subatomiche
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Natura elettrica della materia
La teoria atomica di Dalton forniva un modello plausibile di come fosse costituita la materia ma non dava alcuna spiegazione delle forze (legami) che si stabilivano tra gli atomi degli elementi in un composto. Solo alla fine del 1800 si ipotizzò che le forze responsabili delle interazioni fra atomi potessero essere di natura elettrica e che queste si giustificavano ammettendo l’esistenza della carica elettrica, le cui proprietà fondamentali si possono cosí esplicitare: 1. e sistono due tipi di carica elettrica, denominati convenzionalmente positiva e negativa; 2. cariche di segno uguale si respingono, cariche di segno opposto si attraggono (Fig. 2.4);
+
+
-
-
+
-
3. l e cariche elettriche si attraggono o si respingono secondo una forza la cui intensità è direttamente proporzionale al loro prodotto e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza; 4. un corpo è elettricamente neutro quando possiede un ugual numero di cariche positive e negative.
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Fig. 2.4 Cariche elettriche di segno uguale si respingono, cariche elettriche di segno opposto si attraggono.
Le particelle subatomiche
Le conoscenze acquisite sulla natura elettrica della materia permisero di ipotizzare che negli atomi di tutti gli elementi fossero presenti particelle cariche di elettricità negativa che il fisico inglese Joseph Thomson (1897) chiamò elettroni (simbolo e-). L'elettrone è una particella con una massa uguale a 9,11 $ 10-31 kg e con un valore di carica elettrica, espressa in coulomb (simbolo C), corrispondente a 1,6 $ 10-19 C. Essendo il valore della carica dell'elettrone molto piccolo, si preferisce utilizzare il valore convenzionale -1. La conoscenza delle particelle costituenti l’atomo portò in seguito (1898) alla scoperta del protone (simbolo p+), particella provvista di una carica positiva con una massa uguale a 1,673 $ 10-27 kg ovvero 1836 volte più grande della massa dell'elettrone e con un valore di carica elettrica (1,6 $ 10-19 C) uguale a quello dell'elettrone ma di segno opposto e quindi con carica convenzionale +1. Solo molti anni dopo (1932) si giunse alla scoperta della terza particella subatomica, il neutrone (simbolo n), particella priva di carica elettrica e con una massa (1,675 $ 10-27 kg) appena più grande di quella del protone. Riportiamo di seguito le caratteristiche delle tre particelle principali subatomiche (Tab. 2.3). Nome
Simbolo
Carica elettrica assoluta (C)
Carica elettrica convenzionale
Massa (kg)
Protone
p+
1,6 $ 10-19
+1
1,673 $ 10-27
Neutrone
n
0
0
1,675 $ 10-27
Elettrone
e-
1,6 $ 10-19
-1
9,11 $ 10-31
Tab. 2.3 Caratteristiche delle particelle subatomiche.
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