Storia dell'Atomo: dall'antichità ad oggi

La storia dell’atomo ebbe inizio molti ma molti secoli fa.

Nel 400 a.C. il filosofo greco Democrito utilizzò la parola atomo, che significa indivisibile, per indicare la più piccola particella che costituisce la materia e formulò la cosiddetta teoria atomistica; ma questa teoria, al tempo non suffragata certo da prove sperimentali, rimase ai margini del pensiero scientifico-filosofico dominato dalla visione di Aristotele (384-322 a.C.) secondo il quale i principi elementari (terra, acqua, fuoco, aria) erano gli elementi all’orgine di tutto ciò che ci circonda.

La teoria di Aristotele dei 4 elementi portò alla nascita nel medioevo di una dottrina che fu chiamata ALCHIMIA che ebbe molti seguaci fino al XVI secolo.

Lo scopo degli alchimisti era di scoprire una ipotetica sostanza chiamata “pietra filosofale” (in grado di trasformare i metalli in oro) e di un favoloso elisir di lunga vita che donasse l'immortalità.

Nel ‘600 l’introduzione del metodo sperimentale di Galileo cambiò il modo di osservare la natura.

All’inizio dell’800 l’inglese John Dalton (1766-1844) riprendendo il lavoro di altri studiosi a partire proprio da Democrito formulò la teoria atomica delle materia.

Questa teoria venne elaborata facendo riferimento agli esperimenti effettuati nel ‘700 da Antoine Lavoisier e Joseph Louis Proust i quali avevano, rispettivamente, dimostrato che in una trasformazione chimica la massa di ciò che reagisce è sempre uguale alla massa di ciò che viene prodotto (legge di conservazione della massa) e che gli elementi naturali si combinano secondo rapporti precisi fra numeri interi (legge delle proporzioni definite).

Dalton concluse che:

· La materia è formata da atomi.

· Gli atomi non vengono né creati né distrutti.

· Gli atomi sono indivisibili.

· Ogni elemento chimica ha un suo atomo e gli atomi di un elemento sono tutti uguali tra di loro (hanno tutti la stessa massa).

· Gli atomi sono di forma sferica.

· Atomi di elementi diversi hanno dimensioni diverse.

· L’atomo di un elemento non si può trasformare nell’atomo di un altro elemento.

· Atomi di elemeti diversi si uniscono tra di loro secondo precisi rapporti per dare le molecole dei composti.

Ecco...era nata la chimica!!!

Per tutto l’800 si ebbe un enorme sviluppo di questa disciplina e alla fine di questo secolo venne scoperta la radioattività che mise in crisi la teoria dell'atomo indivisibile.

Infatti alla fine dell’800 vari studiosi (tra cui Marie Curie!) scoprirono che alcune sostanze chimiche si trasformano “naturalmente” in altre per arrivare ad una condizione di maggiore stabilità emettendo raggi X e particelle cariche.

Usando un’antica versione del tubo catodico presente nelle televisioni che abbiamo avuto a casa fino a poco tempo fa (!), Joseph Jhon Thompson (1856-1940) scoprì l’elettrone.

Egli intuì che le particelle di cui vedeva traccia nel suo “rudimentale” tubo catodico e che vennero chiamati raggi catodici, in realtà erano particelle subatomiche cariche negativamente. 
Thompson immaginò allora un atomo simile ad un panettone (plum pudding model) con all’interno una materia “fluida” carica positivamente in cui erano immersi, come l’uvetta di un panettone, le cariche negative costituite dagli elettroni. 
Ma arrivò ben presto il risultato di un esperimento fondamentale nella storia dell’atomo che rivoluzionò questa visione. 
Nel 1911 Ernest Rutherford (1871-1937) bombardò una sottile lamina d’oro con delle particelle o raggi alfa (che non sono altro che nuclei di atomi di elio).

La lamina d’oro era situata tra la sorgente di particelle alfa e uno schermo sul quale Rutherford poteva vedere la traccia lasciata dalla particella alfa che aveva attraversato la lamina d’oro.

Lo scienziato vide che i raggi alfa non venivano quasi mai deviati, solo pochissimi erano deviati considerevolmente dal foglio d’oro e, incredibile, alcuni venivano completamente respinti! Rutherford aveva ideato questo esperimento per confermare il modello di Thompson e invece si trovò di fronte ad un risultato sconcertante che lo portò a formulare un nuovo modello di atomo: tutta la massa dell’atomo doveva essere concentrata in una porzione molto piccola dello spazio occupato dall’atomo intero.

Questa parte fu chiamata nucleo e Rutherford capì dai risultati del suo esperimento che il nucleo era carico positivamente (infatti respingeva le particelle alfa anch’esse cariche positivamente).

Gli elettroni non sembravano invece immersi nello spazio restante ma si concentravano in zone intorno al nucleo.

Così nacque il modello planetario dell’atomo in cui gli elettroni si muovono intorno al nucleo così come i pianeti lo fanno intorno al sole.

Il dispositivo ideato da Rutherford

Nel 1913 sulla base di risultati sperimentali non spiegabili con il modello di Rutherford, NIELS BOHR propone una nuova struttura per l’atomo tale modello è detto ATOMO DI BOHR. 

Secondo tale modello l’elettrone ruota attorno al nucleo solo seguendo ben determinate orbite circolari dette Stati Stazionari.

Nel 1916 sulla base di nuove osservazioni sperimentali ARNOLD SOMMERFELD rivede e migliora il modello di Bohr e propone un nuovo modello atomico detto ATOMO DI BOHR-SOMMERFELD. 

Secondo tale modello le orbite possono avere forma sia circolare sia ellittica

A questo punto la storia dell’atomo diventa veramente difficile nel 1925 viene formulata una nuova teoria detta TEORIA QUANTISTICA. 

Con la teoria quantistica si propone un nuovo modello atomico detto ATOMO QUANTISTICO, a tuttoggi tale modello è acettato. La teoria quantistica è molto difficile ma estremamente affascinante...quindi vi invito quando sarete un pò più grandi e “sapienti” a leggere la storia di quello che hanno capito immensi scienziati come Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Werner Karl Heisenberg, Paul Dirac e molti altri...rivoluzionando per sempre la fisica e la chimica.
Certamente in futuro sarà proposto un nuovo modello atomico se si osserveranno fenomeni che non possono essere spiegati con il modello atomico oggi accettato.

I MODELLI ATOMICI
·      1904 ATOMO A PANETTONE di Thompson
·      1911 ATOMO PLANETARIO di Rutherford
·      1913 ATOMO DI BOHR per l’atomo d’idrogeno
·      1916 ATOMO DI BOHR-SOMMERFELD
·      1925 ad OGGI ATOMO QUANTISTICO
·      FUTURO ?