L’Atomo

• La storia dell’atomo è molto lunga e risale agli antichi greci che per primi si posero la domanda: “Di che cosa sono costituite tutte le cose che ci circondano ?”

• Le risposte che essi cercarono di darsi furono quasi sempre fantasiose ed irreali perché il processo logico che essi misero in atto mancava di un fatto fondamentale: l’osservazione e l’esperienza.

• In quell’epoca mancavano sia le tecnologie (cioè gli strumenti di misura) che le conoscenze scientifiche adeguate a dare una risposta accettabile alla domanda che essi si erano posti.

© Rita Scaglione - 2006

L’atomo degli antichi greci

• Alcuni di essi, come Democrito, Leucippo, Anassagora (filosofi della natura), intuirono che la materia che costituisce tutte le cose è fatta di particelle piccolissime che non è possibile suddividere in parti ancora più piccole.

• Essi chiamarono questi pezzettini di materia atomi, che in greco antico significava indivisibili (da ατεμνω che significa non divisibile).

• Essi però non sapevano come erano fatti gli atomi.

L’alchimia

• Per lungo tempo la composizione di tutte le sostanze presenti nel mondo che ci circonda fu un mistero.

• Durante il Medioevo furono principalmente i popoli arabi ad interessarsi a questi problemi.

• Alla fine del Medioevo alcune persone incominciarono ad interessarsi di questi fatti con più attenzione, ma sempre senza adeguate conoscenze e facendo tentativi e prove spesso senza risultati.

• Queste persone erano gli alchimisti, che spesso furono confusi con gli stregoni perché portavano avanti i loro studi di nascosto, in piccoli gruppi o sette e vantavano di saper fare cose strane, come per esempio trasformare il piombo in oro mediante una immaginaria sostanza detta pietra filosofale, e descrivevano le loro osservazioni con simboli e linguaggi in codice.

Alchimisti a lavoro

Scritti simbolici di alchimisti

Una ricetta alchimistica

Un laboratorio alchimistico

Simboli degli alchimisti

Il metodo sperimentale

• Alla fine, prova e riprova, qualcosa venne fuori, anche se di molto descrittivo.

• Essi mescolavano le più strane sostanze ed osservavano cosa accadeva.

• Incominciarono così ad utilizzare il metodo sperimentale (quello di Galileo Galilei), cioè facevano gli esperimenti, annotavano i dati sperimentali e cercavano di dare delle spiegazioni in base all’esperienza. Essi cercavano di creare una teoria del comportamento delle sostanze.

La Chimica

• Alla fine del XVII secolo, sotto la spinta della rivoluzione francese, le osservazioni e le conclusioni che gli studiosi traevano incominciarono ad essere più precise e riproducibili. Furono creati i primi istituti scientifici dove si studiava la Chimica.

L’atomo moderno

• Fu solo all’inizio del 1900 che gli studiosi (fisici e chimici) poterono, sulla base di moltissimi esperimenti fatti in laboratori di tutto il mondo, comprendere che la materia è fatta di particelle piccolissime dette atomi.

Gli elementi

• Essi scoprirono che la materia che ci circonda è fatta di molti tipi diversi di atomi detti elementi (es. il ferro, l’alluminio, l’idrogeno, l’oro, l’argento, il piombo, il rame, ecc.).

• Gli atomi degli elementi sono indivisibili ed essi rappresentano le forme più semplici di materia che esistono nell’Universo.

La tavola degli elementi

• Nell’Universo sono noti oltre cento diversi tipi di atomi, che sono elencati, mediante i loro simboli, in una speciale tabella detta Tavola Periodica degli Elementi.

Tavola periodica degli elementi

Atomi Composti Molecole

• Gli atomi si possono combinare tra di loro per formare i composti (es. la carta, l’acqua, lo zucchero, il legno, la plastica, la gomma, ecc., in pratica quasi tutto ciò che ci circonda).

• Quando più atomi si combinano per formare un composto, essi formano un altro tipo di materia detto molecola.

Le molecole

• Quindi le molecole sono fatte, nella stragrande maggioranza, di atomi diversi tra loro. Alcune possono anche essere fatte dagli stessi tipi di atomi.

Ipotesi di atomo

• A questo punto è necessario spiegare come gli uomini di oggi pensano, in base alle tantissime osservazioni sperimentali, che sia fatto l’atomo.

L’atomo oggi

• L’atomo è costituito da diversi tipi di particelle elementari:

• Elettroni

• Protoni

• NeutroniNUCLEO

Il Nucleo dell’atomo

• I protoni ed i neutroni sono insieme nella parte centrale dell’atomo detta nucleo.

• I protoni sono particelle elettriche con carica +• I neutroni non hanno carica elettrica.

Caratteristiche del Nucleo

•In quasi tutti gli elementi il numero dei neutroni è uguale o quasi uguale a quello dei protoni.

•I neutroni fanno da colla per tenere il nucleo compatto.

Gli Elettroni

• Gli elettroni sono disposti all’esterno del nucleo.

• Essi sono sempre in numero uguale al numero di protoni.

• Gli elettroni sono caricati -

Elettroni ed elementi

• Gli elementi hanno proprietà diverse perché i loro atomi hanno un differente numero di elettroni.

Azoto

Caratteristiche degli elettroni

• Gli elettroni non sono fermi ma girano attorno al nucleo del proprio atomo.

z-electron-mc[1].swf

Come è fatto l’atomo

• Un atomo è quindi fatto di un nucleo con un certo numero di elettroni che gli conferiscono le proprietà.

Un atomo con molti elettroni

L’atomo di ossigeno

• L’ossigeno ha otto elettroni.

Shockwave Flash Object

Gli elettroni visti come nuvole

Gli elettroni possono essere anche rappresentati come nuvole. Allora l’atomo appare così.

Un atomo tipo

• Una visione di un atomo potrebbe essere la seguente

Int-133b__Atom-flash5[1].swf

La fissione nucleare

• Negli atomi con molti elettroni (più di 92) accade che il numero dei neutroni sia maggiore di quello dei protoni, invece di essere uguale. Questo crea un atomo che potenzialmente può rompersi.

• L’aggiunta di un solo neutrone in più lo rende instabile facendolo esplodere con emissione di frammenti (protoni, elettroni e neutroni) e di tanta, tanta energia.

Questo processo si chiama fissione (cioè rottura) nucleare.

La fissione: prima fase

• Un neutrone colpisce un atomo instabile

La fissione: seconda fase

es0702_fission[1].swf

… alla prossima curiosità