Il peso atomico (P.A.) è definito come il rapporto tra il peso medio dell’atomo dell’elemento considerato ed il peso di 1/12 dell’atomo di carbonio 12, 12C. La massa della dodicesima parte di un atomo di 12C è chiamata Unità di Massa Atomica (uma) ed è pari a 1,6606 x10-24g.
Un numero in grammi pari al peso atomico di un elemento contiene un numero di atomi pari al Numero di Avogadro (N.A.) che è uguale a: 6,022 x 1023.
Questa quantità corrisponde alla definizione di mole: quantità in grammi di una sostanza tale che contenga un N.A. di atomi.
1 mole = 6,022 x 1023 unità elementari = P.A.
Si parla di peso medio, perchè molti elementi si trovano in natura sotto forma di isotopi. Un isotopo di un elemento è una specie atomica che possiede lo stesso numero di protoni (chiamato Z, numero atomico), ma un differente numero di neutroni (chiamato N, numero neutronico).
Infatti le ricerche sull’atomo confermarono che i costituenti degli atomi della materia erano tre specie di particelle:
Elettrone 9,109534·10-28g, pari a 0,0005486 uma, portatori della carica elettrica negativa
Protone 1,672649·10-24g, pari a 1,007276 uma, portatori della carica elettrica positiva
Neutrone 1,674954·10-24g, pari a 1,008665 uma, elettricamente neutri
Combinandosi queste tre particelle formano gli atomi.
In generale negli atomi elettricamente neutri il numero degli eletroni è uguale a quello dei protoni, mentre negli atomi ionizzati (cationi [+], anioni [-]) uno o più elettroni sono stati ceduti ad altre specie con cui l’atomo ha reagito.
Per determinare la massa delle particelle cariche è possibile utilizzare lo spettrometro di massa, uno strumento abbastanza complesso, ma di cui forniremo una descrizione sufficientemente adeguata.
E’ composto principalmente di:
-
una camera emettitrice di particelle (camera di ionizzatore): fornisce le particelle di cui vogliamo sapere la massa
-
un dispositivo analizzatore (filtro elettromagnetico): separa le particelle che hanno un rapporto massa/carica dfferente
-
rivelatore o collettore di particelle (rivelatore di ioni): riceve le particelle che passano attraverso il filtro e trasforma il segnale ricevuto in un segnale elettrico misurabile.
-
il segnale elttrico viene infine convertito in dati di massa/carica che vengono poi interpretati dagli analisti
Qui sotto [Fig.1] possiamo vedere i dispositivi principali che compongono uno spettrometro di massa. Sono illustrati due strumenti differenti, a doppia focalizzazione ed a quadrupoplo. Senza dilungarci troppo possiamo dire che il primo strumento è più preciso e costoso, mentre il secondo è meno preciso ma più compatto ed economico. Trovano entrambi applicazioni a seconda del livello di precisione e costo/prestazioni richiesto.
Fig.1 Spettrometro a doppia focalizzazione
|
Fig.1 Spettrometro a quadrupolo |
|
|
Nello spettrometro a doppia focalizzazione, quando una particella atomica o molecolare viene ionizzata nella camera di ionizzaizone, viene trasformata in uno ione (con carica positiva [+] o negativa [-]) e comincia ad essere accelerata dal potenziale elettrico che viene applicato all’interno dell’analizzatore. Dato che la particella possiede una sua massa ed una sua carica (rapporto massa/carica) è possibile farne variare la traiettoria modificando il campo elettrico ed il campo magnetico applicato all’interno dell’analizzatore. Solo una particella dotata di una certa massa/carica consentita dalle impostazione delle intensità dei valori del campo elettrico e magnetico potrà completare il proprio percorso ed arrivare indenne al collettore (rivelatore di ioni).
Nello spettrometro a quadrupolo la selezione delle particelle viene effettuata applicando un campo elettrico oscillante ed un campo elettrico permanente non oscillante; il processo è meno intuitivo da comprendere, tuttavia basti sapere che alla fine il risultato è quello di discriminare particelle con rapporto massa/carica differente: solo le particelle che abbiano un determinato rapporto finiscono il tragitto, mentre le altre vanno a sbattere contro le sbarre dell’analizzatore e si disperdono.
Alla fine il rivelatore rerstituisce un segnale elettrico proporzionale al rapporto massa/carica ricevuto e questo viene convertito in dato interpretabile dagli analisti.
Le figure che seguono illustrano il concetto della determinazione della massa/carica di una particella facendo vedere come la traiettoria venga modificata dalla intensità del campo magnetico applicato. Queste figure sono state generate con l’applet che è citata in fondo alla risposta.
|
|
|
Immagini:
In alto a sinistra: campo magnetico elevato, lancio corto
In alto a destra: campo magnetico troppo basso, lancio lungo
In basso a sinistra: campo magnetico corretto: rivelazione da parte del rivelatore di ioni
|
Link interni a vialattea
http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=8088
http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=7993
http://www.vialattea.net/esperti/fis/ddm/
Link Esterni a vialattea
Link Esterni a vialattea
http://www.liceofoscarini.it/didattic/chimica/eschemppmolt.html
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Link Esterni a vialattea
Link Esterni a vialattea
http://www.liceofoscarini.it/didattic/chimica/eschemppmolt.html
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
http://www.vialattea.net/esperti/fis/ddm/
Link Esterni a vialattea
Link Esterni a vialattea
http://www.liceofoscarini.it/didattic/chimica/eschemppmolt.html
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Link Esterni a vialattea
Link Esterni a vialattea
http://www.liceofoscarini.it/didattic/chimica/eschemppmolt.html
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=7993
http://www.vialattea.net/esperti/fis/ddm/
Link Esterni a vialattea
Link Esterni a vialattea
http://www.liceofoscarini.it/didattic/chimica/eschemppmolt.html
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Link Esterni a vialattea
Link Esterni a vialattea
http://www.liceofoscarini.it/didattic/chimica/eschemppmolt.html
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
http://www.vialattea.net/esperti/fis/ddm/
Link Esterni a vialattea
Link Esterni a vialattea
http://www.liceofoscarini.it/didattic/chimica/eschemppmolt.html
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Link Esterni a vialattea
Link Esterni a vialattea
http://www.liceofoscarini.it/didattic/chimica/eschemppmolt.html
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Neutrone 1,674954·10-24g, pari a 1,008665 uma, elettricamente neutri
Combinandosi queste tre particelle formano gli atomi.
In generale negli atomi elettricamente neutri il numero degli eletroni è uguale a quello dei protoni, mentre negli atomi ionizzati (cationi [+], anioni [-]) uno o più elettroni sono stati ceduti ad altre specie con cui l’atomo ha reagito.
Per determinare la massa delle particelle cariche è possibile utilizzare lo spettrometro di massa, uno strumento abbastanza complesso, ma di cui forniremo una descrizione sufficientemente adeguata.
E’ composto principalmente di:
-
una camera emettitrice di particelle (camera di ionizzatore): fornisce le particelle di cui vogliamo sapere la massa
-
un dispositivo analizzatore (filtro elettromagnetico): separa le particelle che hanno un rapporto massa/carica dfferente
-
rivelatore o collettore di particelle (rivelatore di ioni): riceve le particelle che passano attraverso il filtro e trasforma il segnale ricevuto in un segnale elettrico misurabile.
-
il segnale elttrico viene infine convertito in dati di massa/carica che vengono poi interpretati dagli analisti
Qui sotto [Fig.1] possiamo vedere i dispositivi principali che compongono uno spettrometro di massa. Sono illustrati due strumenti differenti, a doppia focalizzazione ed a quadrupoplo. Senza dilungarci troppo possiamo dire che il primo strumento è più preciso e costoso, mentre il secondo è meno preciso ma più compatto ed economico. Trovano entrambi applicazioni a seconda del livello di precisione e costo/prestazioni richiesto.
Fig.1 Spettrometro a doppia focalizzazione
|
Fig.1 Spettrometro a quadrupolo |
|
|
Nello spettrometro a doppia focalizzazione, quando una particella atomica o molecolare viene ionizzata nella camera di ionizzaizone, viene trasformata in uno ione (con carica positiva [+] o negativa [-]) e comincia ad essere accelerata dal potenziale elettrico che viene applicato all’interno dell’analizzatore. Dato che la particella possiede una sua massa ed una sua carica (rapporto massa/carica) è possibile farne variare la traiettoria modificando il campo elettrico ed il campo magnetico applicato all’interno dell’analizzatore. Solo una particella dotata di una certa massa/carica consentita dalle impostazione delle intensità dei valori del campo elettrico e magnetico potrà completare il proprio percorso ed arrivare indenne al collettore (rivelatore di ioni).
Nello spettrometro a quadrupolo la selezione delle particelle viene effettuata applicando un campo elettrico oscillante ed un campo elettrico permanente non oscillante; il processo è meno intuitivo da comprendere, tuttavia basti sapere che alla fine il risultato è quello di discriminare particelle con rapporto massa/carica differente: solo le particelle che abbiano un determinato rapporto finiscono il tragitto, mentre le altre vanno a sbattere contro le sbarre dell’analizzatore e si disperdono.
Alla fine il rivelatore rerstituisce un segnale elettrico proporzionale al rapporto massa/carica ricevuto e questo viene convertito in dato interpretabile dagli analisti.
Le figure che seguono illustrano il concetto della determinazione della massa/carica di una particella facendo vedere come la traiettoria venga modificata dalla intensità del campo magnetico applicato. Queste figure sono state generate con l’applet che è citata in fondo alla risposta.
|
|
|
Immagini:
In alto a sinistra: campo magnetico elevato, lancio corto
In alto a destra: campo magnetico troppo basso, lancio lungo
In basso a sinistra: campo magnetico corretto: rivelazione da parte del rivelatore di ioni
|
Link interni a vialattea
http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=8088
http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=7993
http://www.vialattea.net/esperti/fis/ddm/
Link Esterni a vialattea
Link Esterni a vialattea
http://www.liceofoscarini.it/didattic/chimica/eschemppmolt.html
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Link Esterni a vialattea
Link Esterni a vialattea
http://www.liceofoscarini.it/didattic/chimica/eschemppmolt.html
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
http://www.vialattea.net/esperti/fis/ddm/
Link Esterni a vialattea
Link Esterni a vialattea
http://www.liceofoscarini.it/didattic/chimica/eschemppmolt.html
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Nomi illustri storici che si sono dedicati alla determinazione del peso atomico:
Mendeleev
Dalton
Cannizzaro
Avogadro
In questa applet potrai esercitarti a determinare il potenziale elettrico per analizzare particelle con carica differente
http://www.ba.infn.it/~zito/museo/des135.html
dalla raccolta di applet di scienze curata da Giuseppe Zito: zito@ba.infn.it
Link Esterni a vialattea
Link Esterni a vialattea
http://www.liceofoscarini.it/didattic/chimica/eschemppmolt.html