SUL LIBRO DA PAG 130 A PAG 132
Capitolo
ESERCIZI
7 Le particelle dell’atomo
Quesiti e problemi
1 La natura elettrica della materia
1 Vero o falso?
a) Gli elettroni si muovono dall’anodo al
catodo.
v
f
b) A seconda del metallo di cui è fatto
il catodo si ottengono particelle diverse. v f
c) Gli ioni positivi si ottengono da atomi
che hanno perso elettroni.
vf
8 I raggi catodici percorrono lo spazio in linea retta.
Immagina ora di mettere uno schermo a forma di
croce lungo il loro percorso.
Pensi che sul fondo del tubo si proietti la sua
ombra oppure no? Motiva la risposta.
Sul fondo del tubo appare l’immagine negativa:
in corrispondenza della croce non si nota luminosità,
perché i raggi catodici sono piccolissime
particelle viaggianti in linea retta.
Se, invece, lungo il percorso viene interposto
un mulinello, questo si mette in movimento quando viene colpito dai raggi catodici. Secondo te, che
cosa significa? Motiva la risposta.
2 Quale scienziato ha scoperto l’effettiva natura dei
raggi catodici? Descrivi i suoi esperimenti. Rispondi in cinque righe.
3 Qual è la carica di un protone?
a) +1,67 10-24 C
c) -1,6 10-19 C
b) +9,1 10-31 C
d)
+1,6 10-19 C
4 Qual è la massa dell’elettrone?
a) 1,46 10-47 kg
c) 9,1 10-31 kg
Il mulinello si muove perché i raggi catodici
sono particelle dotate di massa, in grado di provocare
la messa in moto delle pale del mulinello.
b) 2,67 10-39 kg
d) 1,04 10-15 kg
5 Spesso al supermercato capita di prendere la
«scossa» toccando il carrello mentre è in movimento. Sapresti indicare i motivi di questo fenomeno? Sapresti spiegare perché questo non avviene se anziché toccare il metallo del carrello tocchiamo la plastica?
Lo sfregamento dell’aria al carrello, soprattutto nelle
giornate ventose e secche, provoca l’accumulo
di cariche elettrostatiche sulla sua superficie,
generando un potenziale.
Siccome il corpo umano si trova a un potenziale
differente, la differenza di potenziale genera la scossa,
cioè un lieve passaggio di corrente tra il carrello e il corpo
umano. Poiché la plastica si elettrizza in misura minore
rispetto al metallo, in questo caso la scossa
non è percepibile.
6 Strofinando una bacchetta di plastica e avvicinandola lentamente a un piccolo flusso d’acqua che
sgorga dal rubinetto si nota che esso devia, in
quanto attirato dalla bacchetta stessa.
Quale pensi che sia la natura elettrica dell’acqua? Dopo aver affrontato lo studio del capitolo
11 torna a riesaminare la risposta data e discutine
con i tuoi compagni.
2 Le particelle fondamentali dell’atomo
9 Quali sono le particelle fondamentali dell’atomo?
10 Compara protone e neutrone dal punto di vista
della carica e della massa.
11 Calcola quale carica complessiva viene trasportata
da una mole di elettroni (un numero di Avogadro
di elettroni). Il valore che hai trovato è un’unità di
misura importante nell’elettrochimica, che prende
il nome di faraday (F).
9,6 104 C
12 Indica quanti elettroni occorrono per avere la
stessa massa di un protone.
1837 e–
7 Indica qualche fenomeno che conosci della tua vita quotidiana riconducibile all’elettrizzazione per
strofinio, cerca di spiegarlo e discuti con la classe e
l’insegnante le tue proposte.
Trasmissione della scossa tra le persone. Elettrizzazione
dei capelli per spazzolamento. Scossa sulla seggiovia
metallica. Scossa sotto le coperte del letto.
1
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Esiste un elemento che ne possiede così tanti?
no
Qual è l’elemento che possiede più elettroni?
Rispondi aiutandoti con la tavola periodica.
protoni, neutroni ed elettroni
roentgenio
3 I modelli atomici di Thomson
e Rutherford
13 Perché si dice che un atomo è neutro?
a) perché il numero dei protoni è uguale a quello
degli elettroni
b) perché il numero degli elettroni è uguale a
quello dei neutroni
c) perché il numero dei protoni è uguale a quello
dei neutroni
d) perché non contiene particelle elettricamente
cariche
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nell’attività didattica degli alunni delle classi che hanno adottato il testo
ESERCIZI
Capitolo
14 L’esperimento di Rutherford dimostrò che gran
parte del volume atomico è occupato da:
a) protoni
b) neutroni
c) spazio vuoto
d) nucleo
15 Quale concetto non fa parte del modello di
Rutherford?
a) il nucleo contiene particelle neutre
b) l’atomo è formato da un nucleo denso
c) gli elettroni girano intorno al nucleo
d) il numero dei protoni è uguale al numero di
elettroni
16 Che cos’è una particella α?
Un nucleo positivo di elio (He24).
17 Descrivi l’esperimento effettuato da Rutherford e
dai suoi collaboratori e che gli permise di costruire il modello atomico che porta il suo nome. Rispondi in dieci righe.
7 Le particelle dell’atomo
c) L’atomo di elio possiede 2 elettroni
e 4 protoni.
v
f
d) L’atomo di berillio contiene meno
neutroni dell’atomo di litio.
v
f
2+
20 Lo ione 40
possiede un corredo di particelle
20 Ca
costituito da:
a) 20 protoni, 20 neutroni e 20 elettroni
b) 18 protoni, 20 neutroni e 20 elettroni
c) 20 protoni, 18 neutroni e 20 elettroni
20 protoni, 20 neutroni e 18 elettroni
d)
21 Come si definisce il numero atomico Z?
22 Che cosa si intende con il termine «nucleoni»?
protoni e neutroni che costituiscono il nucleo
23 Il nucleo di un atomo è formato da 9 protoni e 10
neutroni. Qual è il numero di elettroni?
9 elettroni
18 Se fosse stato valido il modello di Thomson, come
pensi sarebbero variati i risultati dell’esperimento
di Rutherford? Discuti le tue proposte con i compagni e l’insegnante.
Thomson propone un modello omogeneo di cariche
positive e negative. Le particelle α sarebbero
state deviate in percentuali molto maggiori
rispetto a quelle misurate da Rutherford.
Sarebbero invece in percentuali molto ridotte
le particelle α che attraversano la massa omogenea,
procedendo in direzione rettilinea.
4 Numero atomico, numero di massa
e isotopi
19 Vero o falso?
a) Tra gli isotopi dell’idrogeno l’idrogeno-1
è il più leggero perché non possiede
neutroni.
vf
b) L’atomo di litio-7 ha 4 neutroni.
vf
24 Qual è il numero di protoni e quale il numero di
neutroni nel nucleo di 32S?
16 protoni e 16 neutroni
25 Qual è il numero di protoni, neutroni ed elettroni
di 40Ar?
p+ = 18; n° 22; 18 e–
27
26 Identifica i seguenti elementi: 49X; 1248X; 13
X.
Be; Si; Al
27 A quale elemento appartengono gli isotopi che
possiedono i seguenti numeri atomici e di massa?
a) Z 30 e A 70
Zn
b) Z 9 e A 19
F
c) Z 51 e A 122
Sb
d) Z 35 e A 80
Br
e) Z 19 e A 40
K
28 Che cos’è un isotopo?
29 Quanti e quali sono gli isotopi del carbonio?
Il carbonio possiede 3 isotopi: 126C; 136C; 146C.
30 A che cosa serve lo spettrometro di massa?
31 Completa la seguente tabella con i dati mancanti.
Simbolo isotopo Nome elemento
Numero
di massa A
Numero
atomico Z
Numero
di protoni
Numero
di elettroni
Numero
di neutroni
45
21 Sc
scandio
45
21
21
21
24
51
23V
vanadio
51
23
23
23
28
27
13Al
alluminio
27
13
13
13
14
201
80Hg
mercurio
201
80
80
80
121
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2
Capitolo
ESERCIZI
7 Le particelle dell’atomo
5 I tipi di decadimento radioattivo
32 Spiega che cosa significano i termini decadimento
radioattivo e radioattività.
33 In che cosa differiscono i raggi α, β e γ? Rispondi
in cinque righe.
45 Molti radionuclidi e loro composti sono utilizzati
in radiodiagnostica, come traccianti per eseguire
alcuni tipi di analisi cliniche come risonanze magnetiche, scintigrafie ecc. Perlopiù hanno tempi di
dimezzamento molto brevi, da pochi minuti a
qualche giorno. Sapresti spiegare perché?
Perché l’esame si realizza in breve tempo
e si scelgono elementi la cui radioattività
si esaurisca in breve tempo per evitare che
rimangano troppo a lungo nel corpo.
34 Quali sono i principali tipi di decadimento?
35 Quale tipo di particelle emettono gli atomi ricchi
particelle β
di neutroni quando decadono?
36 Quali nuclei decadono emettendo particelle α?
46 Il grafico rappresenta le curve di decadimento relative a due elementi radioattivi A e B presenti in
un determinato campione.
nuclei con numero atomico > 83
e numero di massa > 220
37 Quali conseguenze provoca il decadimento α?
Il numero atomico diminuisce di 2 unità,
il numero di massa diminuisce di 4 unità.
38 Quale tipo di decadimento si verifica in un ele
mento che possiede un numero di protoni molto
elevato rispetto al numero di neutroni?
7 1023
6 1023
numero di atomi
5 1023
3 1023
2 1023
decadimento β : cattura di e
o emissione di elettroni positivi
+
–
0
39 Il carbonio-14 subisce decadimento β. Quali sono
Z e A del nucleo prodotto? Qual è l’elemento?
43 Il P-32 ha un tempo di dimezzamento di 14 giorni.
Calcola quanti giorni sono necessari perché il
campione originario si riduca a 1/4 della quantità
iniziale.
28 giorni
44 Lo I-131 ha un tempo di dimezzamento di 8 giorni.
Calcola quanti grammi di iodio-131 rimangono
di un campione di 4 g, dopo 24 giorni.
0,5 g
3
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4 106
l’elemento A
Dopo quanti anni i due elementi sono presenti
nella stessa quantità?
2 106 anni
Quanti atomi dell’elemento A e quanti dell’elemento B sono rimasti, dopo 106 anni?
17 190 anni
2 106 3 106
tempo in anni
Quale elemento era il più abbondante, all’inizio, nel campione?
41 Da 1 kg di ossa di un reperto archeologico si misu
ra un’emissione di 1875 elettroni/minuto, dovuta
al decadimento del 14C. Normalmente 1 kg di ossa
emette 15 000 elettroni/minuto.
42 L’ossigeno naturale è costituito da una miscela di
tre isotopi:
ossigeno-16 per il 99,76%;
ossigeno-18 per lo 0,2%;
ossigeno-17 per lo 0,04%.
Qual è la massa atomica relativa?
16,00 u
106
40 Il boro-12 decade e si trasforma in carbonio-12.
Quale particella emette il nucleo?
particella β–
Stima l’età del reperto.
B
1023
A
4 1023
elemento A = 3 1023 atomi;
elemento B = 2,5 1023 atomi
6 Fissione e fusione nucleare
47 A che cosa corrisponde l’energia in gioco in una
trasformazione nucleare?
48 Qual è la differenza tra decadimento radioattivo e
fissione nucleare?
49 Un nucleo di uranio-235 è colpito da un neutrone
e subisce fissione, formando un nucleo di tellurio-137 e uno di zirconio-97. Quanti neutroni si liberano dalla fissione?
2 neutroni
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ESERCIZI
Capitolo
7 Le particelle dell’atomo
Review
1 Il tempo di dimezzamento dell’uranio 238U è pari
a 4,5 109 anni. Se parti da 50,0 g di uranio, quale
sarà la massa residua dopo 1,35 1010 anni?
6,25 g
8 Il gallio naturale è costituito da due isotopi, 69Ga e
Ga. Il 60,108% è gallio-69 (massa 68,9256 u) e
il 39,892% è gallio-71 (massa 70,9247 u).
Qual è la massa dell’elemento naturale?
71
2 Che cosa sono le particelle γ?
a) radiazioni elettromagnetiche
b) elettroni
c) positroni
d) protoni
3
69,723 u
9 Lo I-131 ha tempo di dimezzamento 8 giorni. Dopo quanti giorni 4 g di iodio si riducono a 1 g?
16 giorni = 2t1/2
How many protons and electrons are in an
atom of sodium whose atomic number is 11?
11 protoni; 11 elettroni
4
An atom has 13 protons and 14 neutrons.
What is its mass number?
A = 27
5
Calculate the number of neutrons of the
atom whose atomic number is 42 and whose mass
number is 96.
54 neutroni
6
Chlorine has two stable isotopes, chlorine-35
and chlorine-37. The atomic number of chlorine is
17. Calculate the numbers of protons, electrons
and neutrons each isotope has.
35
17 Cl
35
17 Cl
p+
e–
n°
17
17
17
17
18
20
Complete the following table concerning the
isotopes of silicon, whose atomic number is 14.
Si-28
Si-29
Si-30
11 Che cosa accade quando un atomo emette positroni o cattura un elettrone?
a) un protone può trasformarsi in neutrone
b) l’elettrone diventa un neutrone
c) l’atomo diventa uno ione positivo
d) l’atomo diventa una particella α
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7
Isotope
10 Che cosa accade durante il decadimento β?
a) un neutrone si trasforma in protone liberando
un elettrone
b) un protone si trasforma in un elettrone
c) un neutrone si trasforma in uno ione positivo
d) un neutrone si trasforma in un elettrone acquistando un elettrone
Number
of protons
14
14
14
Number
of electrons
14
14
14
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Number
of neutrons
14
15
16
INVESTIGARE INSIEME
DICTIONARY
chlorine:
silicon:
cloro
silicio (non silicone!)
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4
