Atomi
Fatti, riassunto & Definizione
- Gli atomi sono la più piccola unità della materia e si combinano per formare molecole
- Contengono protoni, neutroni, ed elettroni
- Più del 99% di un atomo è spazio vuoto ma gli elettroni fanno respingere gli atomi
- Il numero di protoni in un atomo determina il suo numero atomico
- Il numero di protoni e neutroni determina la sua massa atomica
Cosa sono gli atomi?
Gli atomi sono la più piccola unità di materia (qualcosa che può essere fisicamente toccata) che conserva tutte le proprietà chimiche di un elemento. Si combinano per formare molecole (che a loro volta formano solidi, gas e liquidi).
Particelle atomiche
Gli atomi sono fatti di tre particelle fondamentali. Questi sono elettroni, protoni e neutroni – sono collettivamente indicati come particelle subatomiche.
Il nucleo dell’atomo contiene sia protoni (che sono particelle con carica positiva) che neutroni (che non hanno carica). Questi protoni e neutroni sono chiamati collettivamente nucleoni e sono legati insieme da una forza chiamata forza forte residua. Il numero di neutroni rispetto al numero di protoni aiuta a determinare la stabilità del nucleo.
Dintorni del nucleo sono gusci di elettroni che contengono gli elettroni (che sono particelle caricate negativamente. Le proprietà di un atomo dipendono dal numero e dalla disposizione di tutte le sue particelle.
Gli elettroni sono la più piccola delle particelle subatomiche (sono troppo piccoli per essere misurati con le tecniche attualmente disponibili agli scienziati) e hanno una carica negativa. Sono legati al nucleo a causa delle loro cariche elettriche opposte. Se un atomo ha più o meno elettroni del suo numero atomico, allora l’atomo si carica e viene chiamato ione – se l’atomo ha più elettroni, l’atomo diventa più negativo; se l’atomo ha meno elettroni, l’atomo diventa più positivo. Gli elettroni non hanno struttura interna e quindi sono chiamati particelle elementari.
I protoni possiedono una carica positiva e sono 1836 volte più pesanti di un elettrone. Il numero di protoni in un atomo è uguale al numero atomico. Ogni protone è formato da due quark up e un quark down, che sono un tipo di particelle elementari. I quark sono tenuti insieme da una forza chiamata interazione forte – questa interazione forte è mediata dai gluoni (un altro tipo di particella elementare).
I neutroni sono la particella subatomica più pesante e pesano 1839 volte più di un elettrone. Non possiedono alcuna carica. Ogni neutrone è formato da un quark up e due quark down.
L’immagine sottostante mostra la struttura di un atomo. Puoi vedere il nucleo e i gusci degli elettroni:
Massa atomica
Protoni e neutroni hanno la stessa massa di 1,67 × 10-24 grammi – gli scienziati solitamente definiscono questa quantità come un Dalton. Mentre sono simili in massa, i neutroni non hanno carica (mentre i protoni sì). Questo significa che i neutroni contribuiscono pesantemente alla massa di un atomo, ma non alla sua carica.
Gli elettroni sono molto più piccoli e pesano solo 9,11 × 10-28 grammi – questo significa che non contribuiscono significativamente alla massa di un atomo, ma grazie alla sua carica.
La tabella qui sotto mostra la posizione, la massa e la carica di tutte le particelle che sono in un atomo.
Volume atomico
Più del 99% di un atomo è spazio vuoto. Tuttavia, la ragione per cui gli oggetti non passano l’uno attraverso l’altro è dovuta agli elettroni. Gli elettroni che circondano ogni atomo sono caricati negativamente, e quindi si respingono l’un l’altro quando vengono acquistati vicino. Questo impedisce agli atomi di occupare lo stesso spazio l’uno dell’altro.
Numero atomico
Il numero di protoni in un atomo determina il suo numero atomico – questo è di solito indicato con Z. Questo valore non cambierà mai a meno che il nucleo in qualche modo decada, o il nucleo sia bombardato (fisica nucleare). Per esempio, il numero atomico del carbonio è 6 perché ha 6 protoni. Il numero atomico aiuta a distinguere gli elementi l’uno dall’altro. Il numero di elettroni in un atomo è sempre equivalente al numero di protoni – questo spiega perché gli atomi non hanno carica complessiva.
Numero di massa
Il numero totale di protoni e neutroni in un atomo determina il suo numero di massa – questo è di solito indicato con A. Gli elettroni sono di solito ignorati quando si calcola la massa di un elettrone perché la loro massa è così trascurabile. Puoi calcolare il numero di neutroni in un elemento usando la seguente equazione:
numero di massa – numero di protoni = numero di neutroni
Isotipi dello stesso elemento avranno lo stesso numero atomico ma un diverso numero di massa – questo perché possono avere un diverso numero di neutroni. La maggior parte degli elementi ha molti isotopi presenti in natura. Devi anche sapere che la massa atomica di un elemento è equivalente alla media dell’abbondanza relativa di tutti i suoi isotopi. Per esempio, il carbonio ha tre isotopi, ma poiché il carbonio-12 costituisce circa il 99% di tutto il carbonio – questo è il motivo per cui il carbonio ha la massa atomica di 12.
Altre letture
http://www.chem4kids.com/files/atom_structure.html
https://www.livescience.com/37206-atom-definition.html
http://www2.open.ac.uk/openlearn/periodictablephase2/atom.html
https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Atomic_Theory/Isotopes