Chimie generală

Tot ceea ce ne înconjoară şi acţionează asupra simţurilor noastre într-un fel sau altul se numeşte materie. Materia este definită ca o categorie filosofică care desemnează realitatea obiectivă, dată omului prin senzaţiile lui, copiată, fotografiată, oglindită de senzaţiile noastre şi care există independent de ele. Materia poate fi descrisă intuitiv ca fiind orice obiect sau material care ocupă spaţiu şi prezintă anumite proprietăţi fizice şi chimice.

Materia se manifestă sub formă corpusculară (atomi, ioni, molecule, radicali, particule elementare) şi sub formă ondulatorie. Materia are structură contradictorie, fiind în acelaşi timp continuă şi discontinuă. Materia constituie o unitate dialectică în care se contopesc şi se exclud discontinuitatea şi continuitatea, corpusculul şi unda. Materia este continuă sub formă de câmp (electromagnetic, gravific, nucleonic, etc.) şi discontinuă sub formă de substanţă. Existenţa materiei sub formă de substanţă şi câmp este numită dualitatea corpuscular - ondulatorie a materiei.

Încă din antichitate s-a pus problema găsirii celei mai mici părţi în care se poate diviza materia. Filozofii greci, în frunte cu Democrit, afirmau că lumea înconjurătoare este alcătuită din atomi, adică din particule indivizibile şi veşnice (în limba greacă, atomos înseamnă indivizibil). În 1803, J. Dalton, fizician şi chimist englez, a elaborat o teorie atomică proprie care explică legea proporţiilor multiple afirmând că din moment ce substanţele se combină numai în proporţii integrale, atomii trebuie să existe la baza materiei. În secolul al XIX-lea s-au făcut progrese în concepţia atomistă prin descoperirea radioactivităţii naturale (A.H. Becquerel, în 1896; premiul Nobel pentru fizică în 1903) şi descoperirea electronului (J.J. Thomson, în 1897; premiul Nobel pentru fizică în 1906).

Despre fizica atomică, în sens propriu, se poate vorbi abia de la începutul secolului XX, când au fost elaborate primele modele atomice:

– 1904 – J.J. Thomson (analogia „cozonac cu stafide”, atomul era reprezentat ca o sferă cu sarcină electrică pozitivă distribuită în tot volumul, în care „înoată” electronii negativi),

– 1911 – E. Rutherford – modelul planetar (analogia: Soare = nucleu – planete = electroni; atomul are în centrul său nucleul, încărcat pozitiv, de dimensiuni reduse şi care conţine practic toată masa atomului; în jurul nucleului se rotesc pe orbite circulare electronii, aflaţi în număr egal cu sarcinile pozitive din nucleu),

– 1913 – Niels Bohr – aplică teoria cuantelor modelului planetar al lui Rutherford.

– 1915 – A. Sommerfeld „perfecţionează” modelul lui Bohr.

– după 1925 – modelul ondulatoriu staţionar, elaborat ca urmare a rezultatelor cercetărilor unor renumiţi fizicieni, laureaţi ai premiului Nobel: L. de Broglie (1929), W. Heisenberg (1932), E. Schrödinger (1933).

Modelul atomic al lui Thomson constituie prima ipoteză cu privire la structura atomului şi este cunoscută sub numele de modelul static al atomului. În această ipoteză, atomul este conceput ca o sferă încărcată cu sarcini electrice pozitive în care se găsesc încorporaţi electronii în aşa fel încât atomul să fie neutru din punct de vedere electric.

Modelul atomic al lui Rutherford este cunoscut sub numele de modelul planetar al atomului. Propunerea acestui model s-a făcut în urma observaţiilor realizate cu ocazia unor experimente ce urmăreau efectul bombardării unor foiţe de metale grele cu radiaţii α (ioni He2+):

În experienţă se folosea un tub de sticlă (în care se găsea o sare de radiu sau poloniu) vidat cu pereţii acoperiţi cu o substanţă fluorescentă (ZnS). În calea fasciculului se punea o foiţă metalică şi după scintilaţiile produse de peretele fluorescent, se constata că cea mai mare parte a fluxului de raze străbat foiţa metalică, altă parte era deviată puţin în drumul său rectiliniu iar o mică parte a acestui flux era deviată cu un unghi de 900 până la 1800.

Astfel, s-au făcut următoarele aprecieri:

- trecerea celor mai multe particule α nedeviate (conform direcţiei 1) prin foiţa metalică se datorează faptului că zona din jurul nucleului unui atom este aproape „goală”,

- devierea mică a unor particule (conform direcţiilor 2 şi 3) se explică prin respingerea electrostatică produsă de nucleele metalului greu, care nu sunt ciocnite de aceste particule.

- respingerea particulelor α (conform direcţiei 4) este cauzată de impactul cu o zonă de sarcini pozitive care conţine cea mai mare parte din masa atomului de metal greu (nucleul).

S-a ajuns la concluzia că materia are structură lacunară: atomii sunt constituiţi din nuclee pozitive, în jurul cărora se rotesc electronii (particule cu sarcină negativă), la fel ca planetele în jurul Soarelui. Razele atomilor s-au găsit de ordinul 10-10m iar pentru razele nucleelor s-au găsit valori de 10-14-10-15m.