L'atomo è l'unità fondamentale della materia e la frazione più piccola in grado di identificare un elemento chimico, poiché ne conserva l'identità. Il termine atomo deriva dal greco e significa indivisibile.
È costituito da un nucleo, che contiene neutroni e protoni, ed elettroni che circondano il nucleo.
struttura dell'atomo
L'atomo è formato da piccole particelle, dette anche particelle subatomiches: elettroni, protoni e neutroni.
La maggior parte della massa dell'atomo è concentrata nel nucleo, una regione piccola e densa. Il suo volume più grande si trova nell'elettrosfera, un luogo di spazi vuoti, poiché gli elettroni orbitano attorno al nucleo.
elettroni
oh elettrone ha una carica elettrica negativa (-1) e quasi nessuna massa, in quanto il suo valore di 9,11 x 10-28 g e è circa 1840 volte più piccolo della massa del nucleo. Sono minuscole particelle che ruotano molto velocemente attorno al nucleo atomico.
Gli elettroni che si trovano nelle regioni più esterne dell'atomo sono responsabili della formazione di legami chimici, che avvengono attraverso la donazione, la ricezione o la condivisione di elettroni.
protoni
oh protone ha una carica elettrica positiva (+1) dello stesso valore assoluto della carica sugli elettroni. In questo modo un protone e un elettrone tendono ad attrarsi elettricamente.
Attraverso i protoni è possibile distinguere gli elementi chimici, perché ogni atomo di un elemento ha un numero definito di protoni nel suo nucleo, che si chiama numero atomico.
neutroni
oh neutrone non ha alcuna carica, cioè è elettricamente neutro. Insieme ai protoni forma il nucleo atomico, che porta l'intera massa dell'atomo (99,9%). Sia il protone che il neutrone hanno una massa di circa 1,67 x 10-24 g. Questo valore rappresenta un'unità di massa atomica di 1 μ.
Il neutrone fornisce stabilità al nucleo atomico, poiché la forza nucleare lo induce ad essere attratto da elettroni e protoni.
Solo l'atomo di idrogeno non ha neutroni, essendo costituito solo da un elettrone che ruota attorno a un protone.
Controlla la tabella qui sotto per a astratto con informazioni sulle particelle subatomiche.
| particella | Simbolo |
Pasta (in unità di massa atomica) |
Caricare (in unità di carica elettrica - u.c.e) |
Posizione |
|---|---|---|---|---|
| Protone | +1 | nucleo | ||
| neutrone | 0 | nucleo | ||
| elettrone | -1 | elettrosfera |
Un atomo nel suo stato fondamentale è elettricamente neutro, poiché il numero di protoni è uguale al numero di elettroni e le cariche opposte, positiva e negativa, si annullano a vicenda.
Ad esempio, il sodio (Na) ha numero atomico 11, cioè il suo nucleo ha 11 protoni. Di conseguenza, ci sono 11 elettroni nell'elettrosfera di un atomo di quell'elemento.
Leggi di più su struttura atomica.
composizione dell'atomo
Come abbiamo visto, l'atomo è formato da una piccola e densa regione centrale chiamata nucleo e attorno ad essa c'è una elettrosfera, dove si trovano gli elettroni, che possono essere suddivisi in strati elettronici, sottolivelli energetici e orbitali atomici.
strati elettronici
l'atomo presenta livelli di energia, che corrispondono a sette strati attorno a un nucleo e in essi ci sono gli elettroni che orbitano attorno ad esso. Gli strati sono chiamati K, L, M, N, O, P e Q.
Ogni shell può contenere un certo numero di elettroni, come mostrato nella tabella sottostante.
| Livello di energia | strato elettronico | Numero massimo di elettroni |
|---|---|---|
| 1º | K | 2 |
| 2º | l | 8 |
| 3º | M | 18 |
| 4º | no | 32 |
| 5º | oh | 32 |
| 6º | P | 18 |
| 7º | Q | 8 |
Ad esempio, l'atomo di elio (He) ha numero atomico 2 e quindi ha 2 protoni nel nucleo. Di conseguenza, nell'elettrosfera dell'atomo ci sono solo 2 elettroni, che si trovano nel primo e unico guscio elettronico dell'atomo, il guscio K che corrisponde al primo livello energetico.
Sottolivelli energetici
I livelli energetici ospitano i sottolivelli, che sono rappresentati da s, p, d, f. Ogni sottolivello ospita un numero massimo di elettroni, che sono rispettivamente 2, 6, 10 e 14.
Con queste informazioni è possibile distribuzione elettronica di un atomo e conoscere la posizione dell'elettrone più esterno ed energetico.
Esempio: Azoto (N)
Numero atomico: 7
Distribuzione elettronica: 1s2 2s2 2p3
L'atomo di azoto ha due livelli di energia, K e L, e i suoi 7 elettroni occupano i sottolivelli s e p.
K: s2 = 2 elettroni
L: s2 + p3 = 5 elettroni
Nota che il guscio L può contenere fino a 8 elettroni, ma nell'atomo di azoto ci sono solo 5 elettroni in quel guscio.
orbitali atomici
Gli orbitali caratterizzano la regione con maggiori probabilità di trovare un elettrone all'interno di un sottolivello energetico (s, p, d, f) in un guscio elettronico (K, L, M, N, O, P, Q).
- s sottolivello: ha 1 orbitale che contiene fino a 2 elettroni
- sottolivello p: ha 3 orbitali che ospitano fino a 6 elettroni
- Sottolivello d: ha 5 orbitali che ospitano fino a 10 elettroni
- Sottolivello f: ha 7 orbitali che ospitano fino a 14 elettroni
Usando ancora l'azoto come esempio e distribuendo i suoi 7 elettroni in orbitali atomici avremmo:
Tipi di atomi
Osservando il numero di protoni, neutroni ed elettroni possiamo confrontare gli atomi e classificarli in isotopi, isobare e isotoni.
Un elemento chimico può essere definito come un gruppo di atomi con lo stesso numero di protoni. Questi atomi sono chiamati isotopi perché hanno lo stesso numero atomico e masse diverse.
Ad esempio, in natura ci sono 3 isotopi dell'elemento idrogeno (H): protium , deuterio
e trizio
.
Gli atomi di diversi elementi chimici possono essere classificati come isotoni quando hanno numeri atomici e masse differenti, ma lo stesso numero di neutroni.
Gli isobare sono atomi di elementi diversi, cioè hanno un numero atomico diverso, ma lo stesso numero di massa.
Leggi di più su isotopi, isobare e isotoni.
Modelli atomici (modelli atomici)
Il filosofo greco Aristotele (384 a.. - 322 a. C) ha cercato di spiegare la costituzione di tutte le sostanze dagli elementi terra, aria, fuoco e acqua.
Democrito (546 a. C-460 a. C), uno scienziato e matematico greco, formulò l'idea che ci fosse un limite alla piccolezza delle particelle. Disse che sarebbero diventati così piccoli da non poter più essere divisi. Ha chiamato questa particella un "atomo".
Per la maggior parte del XIX secolo fu il Modello atomico Dalton, scienziato inglese, che propose la teoria atomica, che andò ben oltre il pensiero degli antichi.
Questa teoria diceva che tutte le sostanze sono costituite da piccole particelle indivisibili chiamate atomi, che sarebbero come palle da biliardo. Con l'avanzare degli studi sulla struttura della materia, si scoprì che l'atomo è formato da altre piccole particelle chiamate particelle subatomiche.
Con la scoperta dell'elettrone, thomson formulò il modello noto come budino di massa, che descriveva l'atomo come una sfera positiva con elettroni caricati negativamente incorporati nella sua superficie.
Attraverso esperimenti il fisico Rutherford scoprì che l'atomo aveva vuoti ed elettroni attorno a un nucleo estremamente piccolo e positivo. Così, Rutherford propose il modello nucleare per rappresentare l'atomo.
bohr migliorò il modello proposto da Rutherford scoprendo che gli elettroni non ruotano attorno al nucleo in modo casuale, ma in orbite specifiche. Questo modello divenne noto come il planetario.
Leggi anche su:
- Modelli atomici
- Modello atomico Thomson
- Il modello atomico di Bohr
- Modello atomico di Rutherford
- Evoluzione dei modelli atomici
