La
definizione di atomo e, quindi la sua conoscenza, non è una cosa
risalente al 1800, ma risale addirittura ai tempi dell'antica Grecia.
Nell'epoca
classica dell'antica Grecia si era ipotizzato che la possibilità di
dividere la materia solida in pezzi sempre più piccoli, dovesse
arrivare ad un limite il quale non poteva essere oltrepassato. Da qui
il termine atomo, ossia non divisibile.
Quello
che non accadde durante tale epoca fu l'ipotesi di come dovesse
essere formato un atomo.
Ecco
che allora entra il scena il chimico inglese John Dalton che nel 1803
dimostrò l'esistenza dell'atomo. Da quella data in poi si è cercato
di scoprire come possa essere fatto l'atomo. Purtroppo non è mai
stato possibile vedere come è fatto un atomo e mai potrà essere
possibile.
Quindi
ecco che è stato creato un modello che potesse spiegare determinate
osservazioni.
Dalla
sua nascita fino ad oggi questo modello ha sempre funzionato
perfettamente per cui lo si può considerare reale.
In
pratica un atomo è formato da tre particelle:
-
Protoni: particelle dotate di carica positiva con massa pressoché uguale a quella degli elettroni;
-
Neutroni: particelle dotate di carica neutra con massa più piccola dei protoni ed elettroni;
-
Elettroni: particelle dotate di carica negativa con massa pressoché uguale a quella dei protoni.
I
protoni e i neutroni formano il nucleo dell'atomo, mentre gli
elettroni girano attorno al nucleo: come se si trattasse di un
sistema solare.
Il
nucleo dev'essere necessariamente formato sia da protoni che da
neutroni, perché se quest'ultimi mancassero, i primi si
allontanerebbero gli uni dagli altri (due cariche uguali si
respingono e due cariche diverse si attraggono). In base a ciò gli
elettroni devono avere una certa velocità per poter rimanere in
orbita e non precipitare sul nucleo.
Per
completezza d'informazione: la precipitazione degli elettroni sul
nucleo non si sa a cosa porterebbe. Infatti tale condizione si può
raggiungere solo quando la temperatura è a 0° Kelvin (-273°
centigradi) cioè allo zero assoluto. Tale temperatura non è
possibile raggiungerla perché
è un limite fisco
(https://curiosity100.blogspot.com/2018/06/cosa-sono-i-limiti-fisici.html
).
Come
detto prima non si può riuscire a vedere come è costituto un atomo
perché servirebbe un microscopio capace di un ingrandimento
eccezionale. I microscopi ottici (dotati solo di lenti) permettono di
arrivare solo a determinati ingrandimenti. Per avere degli
ingrandimenti superiori servono i microscopi elettronici. Questi
forniscono degli ingrandimenti molto alti tramite l'emissione di
elettroni. Quindi per poter vedere un atomo si dovrebbe avere
un'emissione di qualcosa di molto più piccolo di un neutrone e ciò
non esiste.
Una
delle caratteristiche dell'atomo è che non sono tutti uguali a
seconda della materia.
La
materia è suddivisa in elementi e composti. Gli elementi sono quelle
sostanze costituite da atomi della stessa natura, mentre i composti
sono quelle sostanze costituite da atomi di natura diversa.
Ad
esempio il rame è un elemento mentre l'ottone è un composto (una
lega di rame e zinco).
Tutti
gli elementi sono raggruppati in una tavola chiamata “tavola
periodica degli elementi” o, semplicemente visto che non ne
esistono altre, “tavola periodica”.
Tale
tavola
è lo schema con cui sono ordinati gli elementi e fu ideata dal
chimico russo Dimitrij Janiovič
Mendeleev
nel
1869.
Gli
elementi iniziali erano 112, ma successivi studi hanno portato il
loro numero a 118.
L'ordinamento
degli elementi chimici non può essere fatto in base all'alfabeto
perché ogni lingua ha il suo termine: in italiano esiste l'azoto e
in inglese si chiama nitrogen quindi ecco che cambia l'ordine
alfabetico.
Allora
si è scelto (e lo fece lo stesso Mendeleev) di ordinare i vari
elementi a seconda del loro numero atomico.
Questo
numero è quello dei protoni.
Un'altra
caratteristica dell'atomo è che il numero dei protoni dev'essere
uguale a quello degli elettroni perché essi non vengano rilasciati,
ma il numero dei neutroni invece è diverso.
Inoltre
non esiste un valore percentuale fisso per determinare il numero dei
neutroni. Infatti, per calcolare tale numero si deve possedere il
numero atomico (numero dei protoni) e il numero di massa (peso
atomico).
Tutti
e due le indicazioni si trovano sulla tavola periodica: il primo in
alto sopra il simbolo dell'elemento e il secondo sotto il simbolo
dell'elemento.
A
questo punto basta sottrarre il numero atomico dal numero di massa ed
il gioco è fatto. Ad esempio il ferro (Fe) ha un numero atomico pari
a 26 e un numero di massa pari a 55,845 (in questo caso si approssima
sempre per difetto e quindi diventa 55). Eseguendo la sottrazione
55-26 si ottiene 29. Quindi i neutroni in un atomo di ferro sono 29.
Una
particolarità è data dall'atomo di idrogeno (H) che ha il numero
atomico pari a 1 ed è, quindi il primo elemento della tavola
periodica. Esso è l'unico elemento che non ha neutroni: essendo
composto da un solo protone (quindi anche da un solo elettrone) non
ha bisogno di neutroni.
Un'altra
caratteristica dell'atomo che si è scoperta da parte del fisico
Enrico Fermi è che ci sono determinati elementi (l'uranio con il
simbolo U non è l'unico, ma è il più utilizzato) che possono
essere divisi colpendo il nucleo con un elettrone. Da tale divisione
viene generata moltissima energia che se non controllata porta ad una
grande esplosione chiamata esplosione atomica
(https://curiosity100.blogspot.com/2017/11/bomba-atomica-o-bomba-nucleare.html)
le cui conseguenze sono devastanti.
Quindi
la convinzione che l'atomo fosse indivisibile fu smentita con la
creazione della pila atomica (la bomba atomica fu un'evoluzione).
Infine,
per completezza d'informazione, c'è da dire che oltre alla fissione
nucleare (il procedimento base della pila atomica) esiste anche la
fusione nucleare. Essa prevede che un certo numero di atomi di un
certo elemento si fondano per formare un altro elemento. In pratica
quello che avviene nel nostro sole: quattro atomi di idrogeno si
fondono per formare un atomo di elio. Le caratteristiche di questo
fenomeno sono la generazione di molta più energia rispetto a quella
della fissione, la totale assenza di radioattività e la difficoltà
di poterla creare: servono determinate temperature molto alte che si
potrebbero raggiungere con l'esplosione di una bomba atomica di una
certa potenza
(https://curiosity100.blogspot.com/2017/11/quali-eventi-si-creano-dopo.html
).
Concludendo,
l'atomo è composto di protoni, neutroni ed elettroni è il numero
totale degli elementi è di 118.
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