Atomi e molecole

Il nostro Universo ebbe inizio da un’enorme esplosione ad una temperatura di circa 100milioni °C alla quale ogni particella era divisa da ogni altra particella. Man mano che l’Universo si raffreddava, si formarono alcune particelle più pesanti, protoni e neutroni, che formavano e formano il nucleo degli atomi. Questi nuclei attraevano particelle cariche negativamente, gli elettroni, che viaggiavano attorno ad essi. E’ da questi atomi che hanno preso vita stelle e pianeti.

Ed è dagli atomi della Terra che ha preso vita e si è evoluta ogni forma vivente.

Tutta la materia è composta da combinazioni di elementi. La più piccola particella di un elemento è l’atomo. Ogni atomo è costituito da protoni e neutroni, che formano il suo nucleo, e da elettroni che ruotano attorno ad esso. Il numero di protoni presenti nel nucleo determina il numero atomico dell’atomo, mentre la somma del numero di protoni e neutroni il peso atomico. Gli elettroni sono molto importanti perché determinano le reazioni chimiche dell’atomo stesso.

Tutti gli atomi di un particolare elemento hanno lo stesso numero atomico ma alcune volte differiscono nel peso atomico. Questi atomi particolari sono detti isotopi e sono molto importanti perché usati in medicina e in biologia. La differenza di peso, infatti, può essere rilevata con i moderni strumenti di indagine. Alcuni di questi atomi inoltre sono instabili ed emettono molta energia per passare ad una forma più stabile (radioattivi). Questa energia può essere rilevata con un contatore Geiger o da una pellicola fotografica.

La distanza di un elettrone dal nucleo dipende dall’energia potenziale (detta spesso di posizione) posseduta dall’elettrone. Un elettrone con maggiore energia potenziale si troverà più distante dal nucleo, ad un livello di energia più alto, rispetto ad un elettrone con minore energia.
Un apporto di energia lo può far passare ad un livello energetico più alto. Durante questo spostamento l’elettrone acquista energia che sarà liberata appena ritornerà alla sua posizione originaria. Un elettrone tende a passare al livello energetico più basso possibile. L’elettrone non può essere spinto ad un livello intermedio, e deve ricevere un apporto di energia, pari alla differenza tra i due livelli di energia, detto quanto. Perciò lo studio del movimento degli elettroni è detto meccanica quantistica e il termine salto quantico si riferisce al passaggio dell’elettrone da un livello ad un altro.

Gli elettroni si muovono attorno al nucleo alla stessa velocità della luce perciò è impossibile definirne con esattezza la posizione. Il volume di spazio in cui esiste il 90% di possibilità di trovare l’elettrone è definito suo orbitale.
Gli elettroni che si trovano nel primo livello energetico, il più basso, occupano un singolo orbitale sferico che può contenere un massimo di due elettroni. Nel secondo livello ci sono quattro orbitali. Quindi il secondo livello può contenere un massimo di otto elettroni, così anche il terzo fino al numero atomico 20.
Un atomo ha la massima stabilità quando i sui elettroni occupano i livelli energetici più bassi possibili e quando i livelli esterni sono completamente riempiti.
Quando un atomo non è stabile, tende a interagire con altri atomi in modo da raggiungere la maggior stabilità possibile.