ATOMUL si TEORIA ATOMICA. Este studiul naturi atomilor si a fortelor ce ii tin impreuna .In filozofia Greciei Antice cuvantul ATOM era folosit pentru a descrie cea mai mica parte a materiei ce putea fi conceputa.Aceasta fundamentala particula ,sa folosim termenul folosit pentru conceptul de astazi,era indestructibila ; de fapt, cuvantul grecesc pentru atom inseamna “nedivizibil”.Cunostintele despre marimea si natura atomului a crescut incet peste secole cand oamenii erau multumiti pur si simplu sa speculeze despre el. Cu apropierea stintei experimentale in secolele 16-17 se grabea progresul in teoria atomica .Chimisti curand au recunoscut ca toate lichidele ,gazele si solidele pot fi analizate in componentele lor fundamentale sau elememtele lor.De exemplu , sarea sa descoperit ca este compusa din doua distincte si diferite elemente ,sodiu si clor,care sunt tinute impreuna intr-o forma intima cunoscuta ca compus chimic.Aerul sa descoperit ca este alcatuit din amestecul de gaze oxigen si nitrogen.Apa a fost simbolizata cu HOH, insemnand ca este alcatuita din doi atomi de hidrogen pentru fiecare atom de oxigen. Teoria lui Dalton. 54324xki87tvo5d John Dalton a fost un profesor si chimist englez ,fascinat de carpeala elementelor zapacite . La inceputul secolului 19 el a facut un studiu despre modul in care elementele variate se combina cu alte si formeaza compusi chimici.Alti savanti ,printre ei si fizicianul englez Isaac Newton , specula deja ca cele mai mici unitati ale substantei sunt atomi.Dalton era privit ca fondatorul teoriei atomice deoarece el a facut teoria cantitativa .El a aratat cum acesti atomi se unesc impreuna in masuri definite .Ivestigatiile ulterioare au dovedit ca cea mai mica unitate a unei substante chimice cum ar fi apa este molecula.Fiecare molecula de apa este alcatuita din un singur atom de oxigen si doi atomi de hidrogen uniti de o forta electrica numita” legatura chimica” . Toti atomi unui element dat ,chimic se poart la fel. Astfel ditr-un punct de vedere chimic ,atomul este cea mai mica entitate considerata.Propietatile chimice ale diferitelor elemente sunt complet diferite ; atomi lor se combina in multe feluri diferite si formeaza o multitudine de diferiti compusi chimici.Unele elemente , cum sunt gazele heliu si argon ,sunt inerte ,ele nu reusesc sa reactioneze cu alte elemente . Spre deosebire de oxigen ,care are o molecula diatomica (doi atomi se combina intr-o singura molecula) , heliu si alte gaze sunt le elemente monoatomice,cu un singur atom in molecula. Legea lui Avogadro. kv324x4587tvvo Studiul gazelor a atras atentia unui fizician italian Amadeo Avogadro, care in 1811 a formulat o lege importanta care ii poarta numele. Aceasta lege stabileste ca doua volume egale de gaze diferite contin acelasi numar de molecule comparate sub aceleasi conditi de temperatura si presiune .Dandu-se aceste conditi ,doua sticle identice ,una umpluta cu oxigen si cealalta cu heliu ,vor contine acelasi numar de molecule . De doua ori mai multi atomi de oxigen vor fi prezenti ,deoarece oxigenul este diatomic. Greutatea Atomului . Masurarea greutati a volumelor standard (densitatea) a diferitelor gaze permite comparatia directa a greutati la moleculele individuale de gaz.Cand oxigenul este luat ca un standard si atomului de oxigen ii este repartizata valoarea de 16.0000 masa unitati atomice , heliu sa gasit ca are o greutate atomica de 4.003 amu,florul de 19.000 ,si sodiul de 22.997.(Atentie ca este obisnuit sa se vorbeasca de “greutatea atomica”,desi masa atomica ar fi poate mai exact. Masa este o masura a cantitatii materiei intr-un corp, unde ca greutate este o forta exercitata pe corp de influenta gravitati. Astfel ,”greutatea atomica” este masurata in amu. In procese se intampla in interiorul nucleelor atomilor ,niste fuziuni nucleare ,masa este schimbata in energie.) Observatia ca multe mase atomice sunt inchise in numere intregi la condus pe chimistul englez William Prout sa sugereze in 1816 ca toate elementele ar putea fi compuse din atomi de hidrogen.Ulterior masuratorile greutatii atomilor au dezvaluit ca clorul ,de exemplu , are o greutate atomica de 35.455. Descoperirea greutetii atomice parea sa anuleze ipoteza lui Prout pana secolul urmator ,cand sa descoperit ca atomi a celor mai multe elemente nu au toti aceasi greutate . Atomi aceluiasi element care difera in greutate sunt cunoscuti ca “izotopi”.In cazul clorului doi izotopi se produc in natura .Experimentele arata ca clorul este un amestec din trei parti de clor –35 pentru fiecare parte din clorul greu-37 izotop. Atomistii pot masura izotopi cu o mare precizie .De exemplu ,izotopul de lumina al clorului este masurat la 34.97867amu .Standardul folosit la calcularea greutati atomice a fost schimbat de curand .In prima parte a secolului 20 era obisnuit sa se foloseasca oxigenul natural ca standard impotriva caruia greutatea atomica sau masele erau caculate; oxigenul a fost incredintat ca greutate atomica integrala de 16. Acest standard a fost folosit de chimisti chiar si dupa ce a fost descoperit izotopul rar de oxigen in 1929(oxigen-17si oxigen-18),din cauza cantitati mici a acestui izotop in oxigenul natural sunt relative ,desi nu total , in masura constanta la izotopul abundent, oxigen-16. Fizicienii l-au gasit mai usor, totusi ,sa calculezi masa atomica impotriva oxigenului –16 izotop.Aceasta metoda a rezultat in doua tabele oarecum diferite ale greutati atomice sau a maselor .Situatia a fost rezolvata in 1960 , cand uniunea internationala a chimistilor si fizicienilor au cazut de acord la un singur standard , izotopul abundent al carbonului ,carbon-12 . Noul standard a inlocuit complet cele doua standarde precedente pentru toti oamenii de stiinta . Noul standard este particular apropiat deoarece carbon-12 este adesea folosit ca un standard de referinta in calcularea masei atomice folosind spectometru.Pe langa asta,tabelul greutatii atomice se bazeaza pe carbon-12 in stransa legatura cu vechiul tabel bazat pe oxigen natural. Marimea Atomului. Curiozitatea privind marimea atomului si greutatea lui a chinuit milioane de oameni de stiinta pentru o lunga perioada in timpul careia lipsa de instrumente adecvate si tehnici potrivite inpiedicandu-I sa obtina raspunsuri satisfacatoare.Ulterior , o varietate de experimente ingenioase au fost nascocite pentru a determina marimea si greutatea a diferitilor atomi.Scanteia tuturor atomilor , hidrogenul , are un diametru de 1 X 10_8 cm si cantareste 1,7 X 10_24 . Un atom este atat de mic ca o singura picatura de apa contine mai mult de milioane si bilioane de atomi. Radioactivitatea. Ca atomul nu este o parte solida din materie , incapabil de subdiviziune , a devenit evident cu descoperirea radioactivitatii. In 1896 fizicianul francez Antoine Henri Becquerel a descoperit ca anumite substante , cum ar fi sarurile de uraniu , ofera o raza de patrundere de origine necunoscuta. Doar cu un an inainte omul de stiinta german Wilhelm Conrad Roentgen a anuntat descoperirea razelor ,,X” , care pot patrunde cearsafuri din plumb. Omul de stiinta francez Marie Curie si sotul ei Pierre Curie au contribuit mai departe la intelegerea substantelor radioactive. Ca un rezultat al cercetarilor fizicianului englez Ernest Rutherford si contemporanii sai , s-a aratat ca uraniu si alte cateva elemente grele , cum ar fi toriu si radiu , emit 3 feluri diferite de radiatie , initial numite razele alfa , beta si gama. Primele doua , care au fost descoperite ca sunt alcatuite din particule de materie incarcate electric , sant acum numite particule alfa si beta. Razele gama in cele din urma au fost identificate ca unde electromagnetice , similare cu razele X dar de o lungime de unda mai scurta. Atomul lui Bohr. Pentru a explica structura atomului , fizicianul danez Niels Bohr a dezvoltat in 1913 o ipoteza cunoscuta ca teoria atomului lui Bohr. El a presupus ca electronii sunt aranjati in compartimente definite sau in nivele separate la o distanta considerabila de nucleu. Aranjamentul acestor electroni este numit configuratia electronilor. Numarul acestor electroni este egal cu numarul atomic al atomului ; hidrogenul are un singur electron orbital , heliu are doi , si uraniu are 92. Compartimentele electronilor sant aranjate intr-o forma moderna de la primul compartiment pana la cele sapte , fiecare are o limita superioara a numarului de electroni la care se poate acomoda. Primul compartiment este completat cu doi electroni , al doilea poate sustine opt electroni , si compartimentele urmatoare sustin un numar mai mare de electroni. Ultimi electroni sunt aceia care primesc sau adauga ultimii la structura atomului , determina comportamentul chimic al atomului. Compartimentele atomice nu trebuie umplute in ordine consecutiva cu electroni. Nucleul atomului In 1905 Albert Einstein a dezvoltat ecuatia energiei maselor , E=mc2 , ca parte a teoriei sale a relativitatii. Aceasta ecuatie sustine ca cu o masa data ii este asociata o cantitate de energie egala cu masa inmultita la patrat din viteza luminii.O foarte mica cantitate de masa este echivalenta cu o vasta cantitate de energie. Deoarece mai mult de 99% din masa atomului este nucleul , orice eliberare a energiei atomului ar trebui sa vina din nucleu. In 1919 Rutherford a expus nitrogen la o sursa radioactiva care emitea particule alfa. Unele din particulele alfa se ciocneau cu nucleii atomilor de nitrogen. Ca rezultat al acestor ciocniri , atomii de nitrogen au fost transformati in atomi de oxigen.Particulele incarcate pozitiv erau emise din nucleul fiecarui atom suferind transformarea. Aceste particule au fost recunoscute ca fiind identice cu nucleii atomilor de hidrogen si erau numiti protoni. Eliberarea energiei atomice Doua procese nucleare de mare insemnatate practica deoaece ele ofera vaste cantitati de energie sunt fuziunile, despartirea nucleilor grei in mai usori si fuziunea termo-nuclera , fuziunea a doi nuclei usori pentru a forma unul greu. Fizicianul italian de origine americana Enrico Fermi a obtinut fuziunea in 1934 , dar reactia nu a fost recunoscuta pana in 1939 , cand omul de stiinta german Otto Hahn si Fritz Strassmann au anuntat ca ei au despartit nucleii de uraniu bombardandu-I cu neutroni. Neutronii sunt deasemenea eliberati de reactie si pot cauza o reactie in lant cu alti nuclei. O necontrolata reactie in lant este vazuta in explozia bombei atomice. Caldura din reactiile controlate pot fi folosite la producerea curentului electic. Fuziunea termo-nucleara se intampla in stele , incluzand si soarele , si este sursa caldurii lor si luminii. Fuziuni necontrolate sunt vazute in exploziile bombei cu hidrogen , dar fizicienii inca incearca sa dezvolte un aparat practic de controlare a fuziunii. MARIUS MANCIU SNAGOV-ILFOV
