Caratteristiche degli atomi

Atomo

Tipologie di atomo

Esistono circa 92 tipi di atomo.

La dimensione dell'atomo

1. Approssimando la sua forma a quella di una sfera invisibile, l'atomo ha un diametro di circa 0,000000000040 metri.

2. Le sue dimensioni, a seconda degli elementi considerati, oscillano tra i 40 e i 350 pm:

• 1 nm = 0,000000001 m (−1 × 10^-9 m)
• 1 pm = 0,000000000001 m (−1 × 10^-12 m)

3. Per le scale atomiche è utilizzato l'angstrom (A):

• 1 A = 0,0000000001 m (−1 × 10^-10 m)

Struttura dell'atomo

La struttura si basa sulla fisica dei quanti (che risale ai primi anni del XX secolo) e serve per descrivere alcuni fenomeni e reazioni chimiche:

• L'atomo è essenzialmente vuoto
• È costituito da un nucleo interno (dove si concentra quasi tutta la sua massa), composto da protoni (carichi positivamente), neutroni (neutri) e da una nube esterna di elettroni (carichi negativamente)
• Nel complesso, l'atomo è elettricamente neutro

Cariche complementari si respingono, cariche opposte si attraggono. Nei sistemi macroscopici è la forza di gravità a tenere stabilmente i pianeti su alcune orbite intorno alla stella centrale, nel sistema atomico sono invece le forze elettriche.

I costituenti dell'atomo

La massa dell'elettrone è circa 1840 volte più piccola di quella del protone e del neutrone. Il neutrone può essere considerato come un aggregato intimo tra un protone ed un elettrone.

Il nucleo

È composto da:

• Protoni (p): particelle con carica + (numero atomico Z)
• Neutroni (n): particelle neutre (la massa stabilizzante del nucleo)

I protoni e neutroni (nucleoni) sono a loro volta costituiti da altre particelle subatomiche (quark). Il numero di protoni e neutroni è caratteristico per ogni elemento (il numero di protoni presenti nel nucleo determina il numero di elettroni che ruotano intorno e viceversa). Il nucleo è il responsabile della massa dell'atomo (somma n + p, numero atomico A).

Numero atomico e numero di massa

• Il numero atomico (Z) indica il numero di protoni presenti nel nucleo
• Il numero di massa (A) indica la somma del numero di protoni e del numero di neutroni (numero totale di nucleoni)

Isotopi di un elemento

Quasi tutti gli elementi sono costituiti da atomi di diversa massa, chiamati isotopi.

• Gli isotopi sono atomi "gemelli", che possiedono lo stesso numero di protoni, ma un diverso numero di neutroni.
• Gli isotopi appartengono allo stesso elemento, hanno lo stesso numero atomico Z, ma un diverso numero di massa A.

Gli isotopi per un dato elemento hanno in genere delle abbondanze naturali.