STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici

L'orologio atomico è strettamente collegato allca chimica, poiché esso sfrutta delle proprietà di alcuni atomi, in particolare la frequenza di transizione (per saperne di più, leggi il post sul principio fisico).
Abbiamo già avuto modo di notare che i metalli maggiormente usati per svolgere questo compito sono isotopi del cesio e del rubidio. Salta subito all'occhio che entrambi questi elementi fanno parte del gruppo 1 della tavola periodica, vale a dire i metalli alcalini (fatta esclusione per l'idrogeno).

Questi metalli sono noti al pubblico principalmente per i video in cui esplodono se immersi nell'acqua, ma vediamo di scoprirne altre proprietà.

 

 

Un metallo alcalino si identifica dalla sua configurazione elettronica, che prevede un solo elettrone nell'orbitale s più esterno, e questa configurazione così semplice rende le loro proprietà molto simili. Tale struttura li rende tuttavia molto instabili e reattivi poiché si ionizzano facilmente (motivo delle esplosioni). Essi possiedono inoltre temperature di fusione molto basse (cesio e rubidio fondono rispettivamente a 28.5 °C e 39.30 °C). Questa proprietà è molto sfruttata negli orologi atomici perché sono necessarie sia basse temprerature sia vapori dell'elemento che dà transizione.
Un'altra curiosità interessante è che esistono degli pseudo-metalli alcalini e di questi fa parte lo ione ammonio (NH⁺
₄); il primo orologio atomico (vedi il post sugli inventori) basava il suo funzionamento sull'ammoniaca. Questa è un'ulteriore prova del fatto che, almeno nei primi sviluppi dello strumento, l'utilizzo di una struttura alcalina era una condizione necessaria.