4 La matèria: les propietats elèctriques i l’àtom ESQUEMA PER COMENÇAR INTERNET ANIMACIONS

La matèria: les propietats elèctriques i l’àtom Esquema de continguts Per començar, experimenta i pensa La matèria: les propietats elèctriques i l’àtom Àtoms Fenòmens elèctrics de la matèria Partícules que formen l’àtom L’àtom Isòtops Ions Models atòmics Electroscopi Pèndol elèctric Model atòmic de Thomson Model atòmic de Rutherford Model atòmic de Bohr Model atòmic actual Experiència de la làmina d’or El mètode científic i els models atòmics Radioactivitat Fissió nuclear

Per començar, experimenta i pensa CLICA PER CONTINUAR Per començar, experimenta i pensa És possible que els papers es moguin dins la capsa sense que la movem? Com creus que es pot fer, això? Hem barrejat sal i pebre… Series capaç de separar-los?

Els fenòmens elèctrics de la matèria CLICA PER CONTINUAR Els fenòmens elèctrics de la matèria L’ambre i el vidre s’electritzen amb càrrega diferent quan es freguen amb pell o llana. Dos trossos d’ambre electritzats es repel·leixen. Dos trossos de vidre electritzats es repel·leixen. Un tros de vidre i un tros d’ambre electritzats s’atreuen. Quan s’apropen dos cossos amb electricitat del mateix signe, es repel·leixen. Quan s’apropen dos cossos amb electricitat de signes diferents, s’atreuen. FORCES ENTRE CÀRREGUES ELÈCTRIQUES

L’electroscopi + Vareta carregada CLICA PER CONTINUAR L’electroscopi Vareta carregada L’electroscopi és un aparell que serveix per detectar cossos carregats. Vareta carregada Tap de suro Bola metàl·lica Per contacte Barra metàl·lica Làmines metàl·liques Per inducció Vareta carregada Si toquem el clip amb una barra metàl·lica, l’electroscopi es descarrega. +

El pèndol elèctric + + + + Coulomb ATRACCIÓ REPULSIÓ ATRACCIÓ REPULSIÓ CLICA PER CONTINUAR El pèndol elèctric Coulomb + ATRACCIÓ REPULSIÓ ATRACCIÓ REPULSIÓ + + +

Les partícules que formen l’àtom CLICA PER CONTINUAR Les partícules que formen l’àtom Gotes d’oli electritzades Atomitzador Robert Millikan va utilitzar gotes d’oli en suspensió i en va mesurar la càrrega. Va trobar que les càrregues de gotes diferents sempre eren múltiples d’una càrrega elemental: la càrrega de l’electró, que és d’1,66 · 10−27 C. Placa carregada positivament + Ajustant el voltatge s’aconsegueix deixar la gota en suspensió. Gas Microscopi Placa carregada negativament Gota d’oli en suspensió

CLICA PER CONTINUAR Els àtoms CLOR SODI Nombre màssic A Cl 17 35 Na 23 11 Nombre atòmic Z 17 11 Nombre de protons 11 17 Nombre d’electrons A – Z = 35 – 17 = 18 Nombre de neutrons A – Z = 23 – 11 = 12

CLICA PER CONTINUAR Els isòtops S’anomenen isòtops els àtoms que tenen el mateix nombre de protons i es diferencien en el nombre de neutrons. Per tant, tenen el mateix Z i diferents A. H 1 H 1 2 H 1 3 Hidrogen Deuteri Triti Gairebé tots els elements químics presenten isòtops. Habitualment, tots els isòtops d’un element reben el mateix nom; com a excepció hi ha l’hidrogen, que té tres isòtops, cadascun amb un nom propi.

Els ions 3 + 8 + Li neutre O neutre 3 – 8 – Àtom de liti (Li) CLICA PER CONTINUAR Els ions CATIÓ ANIÓ 3 + 8 + Li neutre O neutre 3 – 8 – Àtom de liti (Li) Àtom d’oxigen (O) 3 + Li catió 2 – 8 + O anió 10 –

Electrons (càrrega negativa) CLICA PER CONTINUAR El model atòmic de Thomson Segons Thomson, l’àtom devia ser com una gran massa de càrrega positiva i, inserits en aquesta massa, hi devia haver els electrons. La càrrega negativa dels electrons compensava la càrrega positiva perquè l’àtom fos neutre. Càrrega positiva Electrons (càrrega negativa)

L’experiència de la làmina d’or CLICA PER CONTINUAR L’experiència de la làmina d’or Una petita proporció de partícules travessava la làmina, però experimentava una petita desviació. Una de cada 10.000 partícules alfa rebotava quan arribava a la làmina i tornava enrere. Làmina d’or Plom Pel·lícula fotogràfica Partícules α Mineral d’urani La majoria de les partícules alfa travessava la làmina d’or sense desviar-se.

El model atòmic de Rutherford CLICA PER CONTINUAR El model atòmic de Rutherford Amb el model de Rutherford queda totalment explicada l’experiència de la làmina d’or. Electrons Una petita part de les partícules passa a prop d’un nucli i es desvia de trajectòria. La major part de les partícules alfa que arriben a la làmina d’or la travessen sense desviar-se, ja que no troben cap obstacle. Tan sols la petitíssima proporció de partícules que xoca contra un nucli és repel·lida i torna enrere. Nucli L’àtom està format per un nucli molt petit i una escorça. Al nucli hi ha concentrada tota la càrrega positiva de l’àtom i gairebé tota la massa; a l’escorça hi ha els electrons girant al voltant del nucli.

El model atòmic de Bohr Àtom de sodi (Na) Àtom de fòsfor (P) CLICA PER CONTINUAR El model atòmic de Bohr Segons el model atòmic de Bohr, els electrons de l’escorça giren al voltant del nucli descrivint únicament determinades òrbites circulars. Electrons Nucli Àtom de sodi (Na) Àtom de fòsfor (P) Àtom d’oxigen (O)

El model atòmic actual z z z y y y x x x Orbital 1s Orbital 2s CLICA PER CONTINUAR El model atòmic actual Un orbital és una regió de l’espai en què hi ha una probabilitat màxima de trobar l’electró. Orbital 1s Orbital 2s x z y y x z y z x Orbital 2px Orbital 2py Orbital 2pz

El mètode científic i els models atòmics CLICA PER CONTINUAR El mètode científic i els models atòmics Observacions. Thomson i altres científics van fer un seguit d’experiències que van permetre aïllar i determinar la massa i la càrrega de les partícules de l’àtom. 1 2 7 Conclusions i publicació. S’accepta com a vàlid el model atòmic de Rutherford. Hipòtesi. L’àtom deu ser com una gran massa de càrrega positiva, i inserits en aquesta massa hi deu haver els electrons. (Model atòmic de Thomson.) 6 L’anàlisi de les dades va indicar que la hipòtesi inicial no era certa. Nova hipòtesi. L’àtom està format per un nucli molt petit, on hi ha concentrades la càrrega positiva i gairebé tota la massa de l’àtom, i una escorça molt més gran, on hi ha els electrons girant al voltant del nucli. (Model atòmic de Rutherford.) 8 3 Hipòtesi certa? Per comprovar la hipòtesi de Thomson es fan experiències. 5 Anàlisi de dades. Van analitzar les empremtes que les partícules alfa que bomberdejaven la làmina d’or deixaven sobre la pel·lícula fotogràfica que envoltava el conjunt. 4 Experimentació. Geiger i Marsden van fer l’experiència de la làmina d’or.

La radioactivitat Raigs α Raigs β Raigs γ CLICA PER CONTINUAR La radioactivitat La pèrdua o el guany d’algunes partícules subatòmiques és el fenomen de la radioactivitat. Placa d’alumini Formigó Raigs α Raigs β Raigs γ

CLICA PER CONTINUAR La fissió nuclear Alguns nuclis d’isòtops radioactius d’elements formats per àtoms molt grans es divideixen per formar nuclis d’àtoms més petits. Aquest fenomen s’anomena fissió nuclear. neutró nucli

L’experiència de Rutherford Ciència nuclear Enllaços d’interès L’experiència de Rutherford PASSA AL WEB Ciència nuclear PASSA AL WEB

ANIMACIONS Els models atòmics OBRE