Presentació elaborada per la Roser Roca

1. L’àtom

2. 1. Concepte d’àtom
2. Models atòmics
a) Model de Dalton
b) Model de Thomson
c) Model de Rutherford
d) Model de Bohr
e) Model actual
3. Partícules subatòmiques
4. Radioactivitat
4.1.Tipus de radiacions
a) Radiació alfa
b) Radiació beta
c) Radiació gamma
4.2. Període de semidesintegració
4.3. Sèries radioactives
5. Fissió nuclear
6. Fusió nuclear

3. 1. Concepte d’àtom
A l’antiga Grècia alguns
pensadors ja suposaven que
la matèria no es podia dividir
indefinidament. D’allà va sorgir
la paraula àtom, que en grec
significa indivisible, per
designar les partícules més
petites de matèria.
Molt més tard, els científics
van recuperar la teoria atòmica
i van proposar diferents
models per a l’àtom.
Demòcrit d’Abdera va
ser un dels filòsofs
grecs que ja cap a
l’any 400 a.C. va
proposar que tota la
matèria estava
formada per àtoms

4. 2. Models atòmics
• La matèria està formada per partícules molt
petites, els àtoms, que són indivisibles i que no
es modifiquen en les reaccions químiques.
• Tots els àtoms d’un mateix element químic són
iguals, mentre que els àtoms d’elements
diferents són diferents.
• Els compostos són fets de molècules, formades
per la unió d’àtoms d’elements diferents.
A principis del segle
XIX el químic
britànic John Dalton
va proposar la seva
teoria, basada en el
concepte d’àtom
a) Model de Dalton
En el model de Dalton, els àtoms no
tenen estructura interna

5. b) Model de Thomson
En descobrir-se que els àtoms contenien
electrons (partícules de càrrega negativa),
Thomson va proposar un nou model per a
l’àtom consistent en una esfera de càrrega
positiva amb electrons incrustats.
Aviat es va veure que aquest model no
funcionava. Es va descobrir que en l’àtom
també hi havia partícules positives: els protons.
L’any 1897 el físic anglès J. J.
Thomson va descubrir que els
àtoms contenien unes
partícules mot petites i
lleugeres, de càrrega negativa:
els electrons.

6. c) Model de Rutherford
L’any 1911 Rutherford va
realitzar un experiment,
els resultats del qual el
van portar a establir un
model d’àtom molt diferent
del de Thomson
Segons Rutherford, l’àtom està
constituït per un nucli molt
petit on es concentra la càrrega
positiva i una escorça on es
troben els electrons girant al
voltant del nucli en òrbites
circulars.
El dibuix de l’àtom no
es pot fer a escala, ja
que nucli no es veuria.

7. d) Model de Bohr
Es va descobrir que els àtoms d’un element
gasós podien emetre o absorbir llum i que ho
feien només per unes frequències determinades,
que depenien de l’element. Així doncs, cada
element tenia el seu espectre d’emissió i
d’absorció. Per explicar-ho, Bohr va proposar un
nou model d’àtom.
Espectres d’absorció i d’emissió de l’hidrogen

8. • L’àtom consta d’un nucli positiu i d’una escorça on
els electrons giren en òrbites circulars al voltant del
nucli.
• Els electrons només poden descriure certes
òrbites, amb un valor determinat de l’energia. Cada
nivell d’energia està caracteritzat per un nombre n
que pot valer 1, 2, 3... El nombre màxim d’electrons
que hi pot haver al nivell n ve donat per 2 n2
.
Per explicar l’emissió i absorció selectiva de llum
per part dels àtoms, l’any 1913 el físic danès Niels
Bohr va proposar un model que completava el de
Rutherford

9. • Mentre l’electró es mou en una òrbita
determinada, té sempre la mateixa energia, però
quan passa a una altra òrbita d’energia més
gran o més petita, absorbeix o desprèn la
diferència d’energia entre els dos nivells,
absorbint o emetent llum d’una freqüència
determinada.

10. e) Model actual
• L’àtom està format per un nucli i una escorça.
• El radi del nucli és unes 10 000 vegades més
petit que el de l’àtom i conté protons (positius) i
neutrons (neutres). Per tant, té càrrega positiva.
• L’escorça és la zona on es mouen els electrons
(negatius) al voltant del nucli. Els electrons
tenen diferents nivells d’energia, però no es
mouen en òrbites fixes sinó per unes zones
anomenades orbitals, formant una mena de
núvol al voltant del nucli.
L’any 1932 es va descobrir el
neutró. Això, juntament amb altres
experiències, va portar a modificar
el model de Bohr i proposar-ne un
altre, el model quàntic, que és
vigent en l’actualitat.
Erwin Schrödinger

11. 3. Partícules subatòmiques
• El protó i l’electró tenen càrregues oposades. Per tant,
l’àtom ha de tenir el mateix nombre de protons que
d’electrons, ja que normalment és neutre.
• La massa del protó i la del neutró són molt similars. En
canvi la de l’electró és molt inferior: unes 1840 vegades més
petita. (És la mateixa proporció que hi ha entre una bosseta de sucre (uns 8 g)
i tres garrafes de 5 l d’aigua (uns 15 kg)).
• El nombre de protons que té un àtom condiciona les seves
propietats i és el que determina de quin element es tracta.
Partícula Massa(kg) Càrrega (C) Any descobriment
Electró (e) 9,109 · 10-31
-1,6 · 10-19
1897
Protó (p) 1,673· 10-27
1,6 · 10-19
1906
Neutró (n) 1,675· 10-27
0 1932

12. 4. La radioactivitat
La radioactivitat és un fenomen pel qual alguns
àtoms, que tenen nuclis inestables, emeten
radiació.
La radioactivitat va ser descoberta casualment el 1896
per Henri Becquerel.
L’any 1905 Becquerel comparteix el premi Nobel de física amb Pierre i
Marie Curie per les seves investigacions sobre aquest fenomen.

13. Hi ha tres tipus de radiacions, que es van
anomenar amb les primeres lletres de l’alfabet
grec: α (alfa), β (beta) i γ (gamma).
4.1.Tipus de radiacions

14. a) Radiació alfa (α)
• Està formada per dos protons i dos
neutrons; per tant, té càrrega positiva
• És emesa des del nucli a gran velocitat (uns
20 000 km/s); per això porta molta energia.

15. b) Radiació beta (β)
• Està constituïda per
electrons, que s’originen
quan es desintegra un
neutró del nucli; per tant
té càrrega negativa.
• És emesa a velocitat
pròxima a la de la llum.
Té menys energia que la
radiació alfa, però és
més penetrant. Neutró → protó + electró

16. c) Radiació gamma (γ)
• Està formada per ones electromagnètiques,
similars a les ones de llum, però amb més
freqüència (i més energia). Per tant, no té
càrrega elèctrica.
• És la més penetrant de totes.

18. 4.2. Període de semidesintegració
• Els àtoms que tenen nuclis radioactius es
desintegren, és a dir, es transformen en àtoms
d’altres elements.
• S’anomena període de
semidesintegració d’una
substància radioactiva el
temps necessari perquè es
desintegrin la meitat dels
nuclis d’una mostra.

19. 4.3. Sèries radioactives
• Quan un àtom es
desintegra, sovint se
n'origina un altre que
també és radioactiu.
• El procés seguit fins a
arribar a un àtom
estable rep el nom de
sèrie radioactiva o
cadena radioactiva.

20. Cadena de desintegració de l'Urani-238
Isòtop Semivida Radiació emesa*
U-238 4,468 · 109
anys alfa
Th-234 24,1 dies beta
Pa-234m 1,17 minuts beta
U-234 244 500 anys alfa
Th-230 77 000 anys alfa
Ra-226 1 600 anys alfa
Rn-222 3,8235 dies alfa
Po-218 3,05 minuts alfa
Pb-214 26,8 minuts beta
Bi-214 19,9 minuts beta
Po-214 63,7 microsegons alfa
Pb-210 22,26 anys beta
Bi-210 5,013 dies beta
Po-210 138,378 dies alfa
Pb-206 estable -
*Només es mostren les principals emissions; a més totes les desintegracions emeten radiació gamma

21. 5. Fissió nuclear
• La fissió és la divisió
d'un nucli pesant en dos
de més lleugers quan es
bombardeja amb un
neutró. En aquest procés
s’emet molta energia i
més neutrons. Això
produeix una reacció en
cadena.
Les centrals nuclears
utilitzen la fissió de l’urani
per obtenir energia.

22. 6. Fusió nuclear
• La fusió consisteix en
la formació d'un nucli
pesant a partir de la unió
de dos nuclis més
lleugers. Aquest procés
encara produeix més
energia que la fissió i té
lloc de forma espontània a
les estrelles, però a la
Terra encara no es pot fer
de forma controlada.