L'ATOMO
GLI
ELETTRONI E I NUCLEI ATOMICI
Negli ultimi anni dell'Ottocento gli scienziati capirono che gli atomi
non sono indivisibili ma sono formati da altre particelle più
piccole.
Per prima cosa si scoprì che gli atomi contengono piccolissime
particelle dotate di carica elettrica negativa, che furono chiamate
elettroni ( la materia può avere una proprietà chiamata
carica elettrica; questa si presenta in due forme, chiamate positiva e
negativa).
Le particelle che hanno lo stesso tipo di carica elettrica si
respingono, mentre le particelle che hanno carica di tipo opposto si
attraggono. Gli atomi sono elettricamente neutri: infatti gli oggetti
che ci circondano, e che sono formati da moltissimi atomi, normalmente
non hanno una carica elettrica.
La scoperta degli elettroni perciò fece capire che gli atomi
devono contenere al proprio interno anche cariche elettriche positive:
soltanto così infatti si possono bilanciare le cariche
elettriche negative degli elettroni.
Inizialmente si pensò che l'atomo fosse simile a un panettone di
carica elettrica positiva, al cui interno gli elettroni erano
distribuit come l'uvetta.
Successivamente gli esperimenti dei fisici dimostrarono invece che
tutte le cariche positive sono riunite in piccolo volume al centro
degli atomi, il nucleo, intorno al quale gli elettroni si muovono un
po' come i pianeti in orbita intorno al sole.
Oggi sappiamo che i nuclei degli atomi sono formati da due tipi di
particelle: i protoni, ciascuno dei quali ha una carica elettrica
positiva, uguale e opposta a quella dell'elettrone,e i neutroni, che
invece non hanno carica elettrica.
LA MASSA ATOMICA E IL NUMERO ATOMICO
I protoni e i neutroniu hanno massa simile tra loro, e duemila
volte più grande della massa degli elettroni. La massa di un
atomo è quindi praticamente tutta concetrata nel nucleo, ed
è tanto più grande quanto maggiore il numero dei protoni
e dei neutroni che compongono il nucleo.
Il numero dei protoni nel nucleo di un atomo è chiamato numero
atomico ed è indicato con la lettera Z. Esso è uguale al
numero degli elettroni che orbitano intorno al nucleo; infatti l'atomo
nel suo complesso è elettricamente neutro perchè le
cariche dei protoni e quelle degli elettroni si bilanciano.
La scoperta della struttura interna degli atomi ha permesso di capire
che le proprietà chimiche di un elemento dipendono dal suo
numero atomico Z, cioè dal numero degli elettroni.
I GUSCI ELETTRONICI
La distribuzione degli elettroni negli atomi è particolare. Essi
infatti non possono assumere una posizione qualsiasi: devono invece
muoversi all'interno di una serie di gusci concentrici, simili agli
strati di una cipolla.
Inoltre, proprio come un veicolo che ha un numero massimo di posti a
sedere, ogni guscio elettronico può ospitare un numero massimo
di elettroni: sono 2 nel primo guscio, 8 nel secondo guscio e
altrettanti nel terzo.
Il guscio elettronico più interno è quello che risente di
più dell'attenzione dovuta alla carica elettrica positiva del
nucleo.
Se un elettrone può scegliere dove stare, perciò, per
prima cosa occuperà il guscio più interno: questo
è ciò che accade al singolo elettrone dell'idrogeno (H) e
ai due elettroni dell'elio (He).
Quando il numro atomico cresce gli elttroni vanno a occupare il secondo
guscio; questo si completa quando arriva al neon (Ne), che ha numero
atomico Z=10=2+8. Negli atomi dell'elemento successivo, il sodio (Na),
un elettrone va a occupare il terzo guscio, e così via.
CURIOSITA'
Gli atomi sono quasi del tutto vuoti.
L'atomo più semplice è quelo dell'idrogeno, che ha come
nucleo un singolo protone, intorno al quale orbita un singolo
elettrone.
Se il nucleo dell'atoo di idrogeno fosse un granello di sabbia posto al
centro di un campo da calcio, l'elettrone gli orbiterebbe intorno alla
distanza a cui si trovano le porte. Tutto lo spazio intermedio è
vuoto.