Utente:Riccardo Rovinetti/Sandbox 11

In questa sandbox sistemo la lezione sulla natura dell'elettrone nel libro Chimica per il liceo.

L'elettrone è la partiella subatomica "protagonista" di ogni interazione chimica, sia nei soliti legami interatomici (forti e deboli, che tengono uniti gli atomi delle molecole) che nelle forze elettrostatiche intermolecolari (di natura dipolare, a ponte idrogeno, di van der Waals, quelle che permettono alla materia di essere solida o liquida, alle proteine di assumere una forma eccetera).
Ogni atomo, come già visto in precedenza, è composto da protoni e neutroni condensati nel microscopico nucleo dell'atomo, e dagli elettroni, piccolissimi anch'essi (e di massa talmente piccola da essere trascurabile, 2000 volte minore di ognuna delle due particelle citate) che gli sciamano attorno a grandissime distanze.

L'elettrone venne scoperto nel 1874 da John Jonson Thompson. Ci vollero decenni per capire bene cosa fosse e quali fossero le sue proprietà fisiche, e bisognerà aspettare fino al 1930 perché entrasse a far parte della chimica-fisica che noi oggi studiamo.

I tubi a raggi catodici

In seguito agli esperimenti di Faraday vennero creati, in laboratorio, i tubi a raggi catodici. Essi erano dei tubi di vetro chiusi molto sottili, erano collegati a una pompa a vuoto che controllava la pressione e la rarefazione del gas nobile ivi contenuto. Agli estremi del tubo erano presenti due linguette metalliche una era il catodo (polo negativo) e l'altra l'anodo (polo positivo). Applicando una differenza di potenziale, in direzione opposta al catodo, parte una luce fluorescente verdastra (se la pressione all'interno del tubo è bassa). Crookes costruì alcuni tubi che presero il suo nome, tubi di Crookes, per cercare di individuare la natura della fluorescenza. All'interno di questi tubi erano poste delle pale o delle croci a cui era applicato un magnete. Se l'oggetto fosse stato deviato la fluorescenza sarebbe stata di natura corpuscolare.

Dopo questo esperimento, si formarono due opposte scuole di pensiero: la scuola tedesca e la scuola inglese. Secondo la prima, la fluorescenza restava comunque una radiazione di natura ondulatoria e tacevano le evidenze sperimentali, al contrario per la scuola inglese, le luci sono movimenti di elettroni corpuscolari e ciò era comprovato dai dati sperimentali.

Per Thompson la fluorescenza è causata da corpuscoli di elettricità negativa, e li chiamerà elettroni. Lo stesso scienziato scoprì che c'è un aspetto comune a tutti gli elementi, ossia che il rapporto tra carica e massa dell'elettrone è costante.

Natura dell'elettrone

De Broglie osserva l'effetto Compton, invia un fascio di elettroni (accelerati) verso alcuni fotoni (radiazioni elettromagnetiche) e vengono deviati o rallentati. Da ciò De Broglie evince che tutto in natura ha una natura dualistica (corpuscolare e ondulatoria), tuttavia nei corpi materiali non è possibile osservare la natura ondulatoria perché gli strumenti non sono ancora sufficientemente sviluppati.

$\lambda ={\frac {h}{mv}}\;$

Studiando l'equazione si evince che: più grande è un corpo tanto più è impercettibile il suo movimento ondulatorio. Per osservare un esempio di natura ondulatoria è sufficiente utilizzare una camera a fumo, ossia una scatola trasparente chiusa con i lati oscurati e un tubicino verso l'esterno che serve per convogliare, ad esempio, il fumo di una sigaretta. Se si illumina la camera si può osservare il comportamento ondulatorio del fumo, ciò vale per tutti i corpi nell'ordine di grandezza di $10^{-28}$