| Referate chimie | Bac 2008 chimie| Recomanda unui prieten

a)Structura atomului : modele atomice

O serie de experiente facute in secolul al XIX-lea si inceputul secolu-
lui al XX-lea, care au dus la descoperirea electronulu, a razelor catodice,a
razelor X, a radioaciivitatii etc., au aratat ca atomul, contrar semnificatiei
numelui ( atomos in limba greaca inseamna indivizibil ), nu mai poate fi consi-
derat ca o particula unitara, ci ca un sistem complex, alcatuit din alte parti-
cule cu mase mai mici, unele cu sarcini electrice, altele neutre.
In anul 1904, J.J. Thomson a propus primul model de atom : el concepe
atomul ca o sfera incarcata pozitiv, in interiorul careia sunt repartizati e-
lectronii, in mod simetric . Acest model static de atom a fost folositor la
vremea lui fiind inlocuit mai tirziu de acela al lui Rutherford, intrucat nu
putea explica multe din proprietatile atomului .
Rutherford propune in 1912 modelul nuclear al atomului, afirmand ca in
centrul atomului se afla un nucleu foarte mic incarcat cu electricitate poziti-
va, in care se afla concentrata aproape intreaga masa a atomului si in jurul
caruia se rotesc pe orbite circulare, la anumite distante, particule incarcate
negativ, electronii, asa cum planetele se rotesc in jurul Soarelui. Dupa concep-
tia lui Rutherford, cea mai mare parte din volumul atomic este gol; electronii
animati de o continua miscare circulara pe orbite se mentin in echilibru datori-
ta fortei centrifuge echilibrata de forte de atractie dintre nucleul pozitiv si
electronii neganivi.
Rutherford a dedus, din numeroase cercetari, ca numarul sarcinilor
pozitive din nucleu, este egal cu numarul electronilor care inconjoara nucleul,
asa incat atomul este neutru din punct de vedere electric.
Volumul tuturor particulelor care alcatuiesc atomul reprezinta 10 - 10
din volumul total al atomului. Modelul atomic al lui Rutherford, analog siste-
mului solar, a fost numit model planetar al atomului .
Conform modelului lui Rutherford, atomul oricarui element este alcatuit
din doua parti distincte :
- dintr-un sistem central care poarta numele de nucleu, si
- dintr-o parte exterioara nucleului, denumita invelis electronic .

Nucleul atomic

Nucleul atomic, desi reprezinta circa a 10000-a parte din diametrul
atomului, contine aproape intreaga masa a atomului. El este format din mai multe
feluri de particule elementare dintre care, pentru problemele de chimie care ne
intereseaza, retinem numai :
- protonii - particule materiale incarcate cu cate o sarcina
elementara electrica poztiva si a caror masa este egala aproximativ cu unitatea
atomica de masa ( 1,00727 0,000003 u.a.m. ) si
- neutroni,- particule materiale neutre, care au de asemenea
masa aproximativ egala cu unitatea atomica de masa ( 1,00866 ) .
Pentru protoni si neutroni, ca parti componente ale nucleului, se folo-
seste astazi numele dse nucleoni, denumire justificata de transformarile nucle-
are posibile : neutron == proton + electron, care denota ca cele doua particule
ar fi doua stari cuantice diferite ale aceleiasi particule - nucleonul. O carac-
teristica importanta a nucleului este spinul nuclear ( miscarea de rotatie a
nucleului in jurul axei sale ) nucleul comportandu-se ca o sfarleaza incarcata
cu electricitate pozitiva in rotatie. Numarul total de particule din nucleu
( protoni + neutroni ) este A care se numeste numarul de masa al nucleului ( sau
masa atomica ). Nucleul unui atom, deci contine A nucleoni, dintre care Z ( nu-
mar atomic sau numarul de ordine al elementului din sistemul periodic) reprezin-
ta numarul protonilor din nucleu si A-Z numarul neutronilor ( N ) . Numarul A-Z
de neutroni difera de la un izotop la altul din care cauza masa a doi izotopi
este diferita .
Masa nucleului ( A ) este deci egala cu suma maselor protonilor ( Z ) si
a neutronilor ( N ), adica : A = Z + N .
Un nucleu cu numarul atomic Z are o sarcina electrica pozitiva egala cu
+ Z e .
Se cunosc pana in prezent nuclee cu sarcini electrice intre 1 si 105 .
Numarul protonilor din nucleu creste de la elementele cele mai usoare,
hidrogenul H, la cele mai grele, Ha, in ordinea asezarii lor in sistemul pe-
riodic al elementelor; la fel creste si numarul neutronilor, cresterea acestora
fiind mai rapida decat in cazul protonilor.Astfel in timp ce pentru primele 10
elemente (dupa hidrogen), de la inceputul sistemului periodic al elementelor,
raportul neutroni/protoni din nucleu, N/Z =1, la elementele situate catre sfar-
situl tabloului lui Mendeleev acest raport N/Z creste pana la 1,5 .
Astfel, uraniul care are masa atomica 238 si numarul 92, are 146 neu-
troni si 92 protoni.
La nucleele care au N/Z > 1, din cauza neconcordantei dintre numarul de
neutroni si de protoni, acestea devin nestabile adica radioactive .
Densitatea masei nucleare este foarte mare, fiind de ordinul de 10
g/cm. In interiorul nucleului predomina forte puternice de atractie care inving
actiunea fortelor electrice de respingere intre particule cu sarcini de acelasi
semn, adica intre intre protoni. Aceste forte, specifice pentru nucleele atomice,
se numesc din aceasta cauza "forte nucleare". Fortele nucleare se exercita intre
nucleoni diferiti ( neutroni protoni ) cat si intre nucleoni de acelasi fel, fie
ca au sarcini electrice ( proton - proton ), fie ca sunt neutri ( neutron - ne-
utron ), iar actiunea lor este mai puternica decat a fortelor electrostatice de
respingere. Fortele nucleare sunt forte foarte mari care se exercita la distante
mici ( 10 cm ) si scad foarte repede cu cresterea distantei.
Suma energiilor care actioneaza pentru mentinerea nucleonilor in nucleu
se numeste energie de legatura, si ea creste continuu odata cu cresterea numaru-
lui nucleonilor.