Atomi e molecole ai nostri giorni
Agli inizi del 900 è stato scoperto che la materia
e le cariche elettriche esistono sottoforma di particelle ancora più
piccole di un atomo: i protoni, gli elettroni e i neutroni. Ma
l'idea di atomo viene da molto lontano........
Il protone è una particella che ha una carica elettrica positiva di valore
unitario e una massa unitaria equivalente a quella dell'idrogeno, il più
piccolo degli atomi. Quindi il protone ha carica + 1 e massa 1.
L'elettrone è una particella che ha una carica elettrica uguale ma negativa,
ossia - 1, e una massa trascurabile perché è 1837 volte più
piccola del protone.
Il neutrone corrisponde a un protone e a un elettrone.
Successivamente è stato proposto un modello di atomo meno rudimentale
di quello di una pallina, piuttosto simile ad un sistema solare in miniatura:
- Al centro dell'atomo c'è il nucleo, costituito
da un certo numero di protoni positivi e di neutroni neutri addossati l'uno
all'altro.
Il nucleo ha carica elettrica positiva e concentra quasi tutta la massa dell'atomo.
- Attorno al nucleo ruotano gli elettroni negativi. Il
loro numero equivale a quello dei protoni, perciò l'atomo è
elettricamente neutro.
Con la scoperta delle particelle subatomiche e con il nuovo
modello atomico è stata compiuta un'altra grande unificazione della natura.
Tutti gli atomi dei diversi elementi sono, infatti, riconducibili a tre costituenti
essenziali: i protoni, gli elettroni e i neutroni. Gli atomi differiscono solo
per il numero dei protoni presenti nel nucleo. Questo è il numero atomico,
che varia da 1 a 103 come la serie dei numeri interi.
Le molecole si formano perché gli atomi hanno tendenza
a scambiarsi gli elettroni.
Ad esempio il sale da cucina è costituito da tanti cubetti più
o meno regolari. Anche se frantumiamo un pezzo di sale grosso, otteniamo frammenti
che hanno sempre facce piane e perpendicolari tra loro, come quelle di un cubo.
Le sostanze solide che si compongono formando pezzi con facce piane e regolari
vengono chiamate cristalli. La forma regolare dei cristalli è una conseguenza
della struttura atomica della materia. Se si paragonano gli atomi a delle palline,
si possono, infatti, ricostruire tutte le forme dei cristalli.
In questa molecola un atomo di sodio perde un elettrone e si carica positivamente.
Contemporaneamente un atomo di cloro Cl che acquista questo elettrone si carica
negativamente.
Di conseguenza l'atomo di sodio e l'atomo di cloro si attraggono e formano un
composto NaCl che è il cloruro di sodio, ossia il sale da cucina.
La chimica studia proprio come gli atomi si scambiano elettroni
e come questi si sistemano nelle molecole.
Ai nostri giorni si è scoperto che esistono altre particelle ancora più
piccole tra i quali ci sono i quark che costituiscono i protoni o i neutroni.
Tra i tipi di quark esistenti ci interessano gli up-quark
e i down-quark.
Due up-quark + 1 down-quark formano un protone, viceversa
1 up-quark + 2 down-quark formano un neutrone, usando questa regola abbiamo
costruito gli atomi dall'idrogeno al carbonio come potete fare anche voi collegandovi
a questo sito: http://www.pbs.org/wgbh/aso/tryit/atom/
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