Tracce di energia viaggio dentro l’atomo

Di cosa è fatta la torre Eiffel?

di 10.000 tonnellate di ferro

ovvero

10.000.000.000 di grammi di ferro

miliardi

Ogni grammo di ferro, a sua volta, è composto da 100.000.000.000.000.000.000 di ATOMI di ferro

Come faccio a vedere un atomo?

Vedere un atomo è IMPOSSIBILE

per vederlo dovremmo illuminarlo ma se lo colpissimo con la luce lo

avremmo modificato!

Gli scienziati sono abituati all’invisibile e hanno imparato che, tutto ciò che esiste, anche se

non si può vedere, lascia delle tracce…

L’atomo lascia delle tracce di energia!

Le tracce di energia degli atomi possono essere registrate attraverso macchine costosissime

chiamate «acceleratori di particelle»

Dall’analisi delle tracce di energia gli scienziati hanno IMMAGINATO la forma dell’atomo

Per provare a capire come è fatto un atomo…

… immaginiamo di essere un atomo!

Per trasformarci in un atomo non dobbiamo solo pensarci piccolissimi ma dobbiamo entrare in una dimensione in cui NON valgono le regole che

funzionano sulla Terra…

Per trasformarci in un atomo non dobbiamo solo pensarci piccolissimi ma dobbiamo entrare in una dimensione in cui NON valgono le regole che

funzionano sulla Terra…

… una dimensione in cui tutto si muove a velocità pazzesche!

Se fossi un atomo di idrogeno... Il mio simbolo sarebbe "H"

Se fossi un atomo di idrogeno... Il mio simbolo sarebbe "H"

La parte centrale sarebbe il mio NUCLEO, composto da un unico PROTONE, una particella dotata di carica elettrica positiva

Se fossi un atomo di idrogeno... Il mio simbolo sarebbe "H"

La parte centrale sarebbe il mio NUCLEO, composto da un unico PROTONE, una particella dotata di carica elettrica positiva

Attorno al nucleo si muoverebbe in continuazione un unico ELETTRONE, una particella dotata di carica elettrica negativa, 1.836 volte più piccola del protone, che in questo frenetico movimento disegna una specie di «nuvola» chiamata GUSCIO dell’atomo

L’atomo di idrogeno è un atomo speciale

A partire dall’atomo di Elio, nel nucleo oltre ai PROTONI si trovano anche NEUTRONI

A partire dall’atomo di Elio, nel nucleo oltre ai PROTONI si trovano anche NEUTRONI

I NEUTRONI sono particelle grandi quanto i protoni ma prive di carica elettrica, ovvero neutre

In generale, gli scienziati hanno compreso che gli atomi sono formati da

due parti principali:

• un nucleo che contiene PROTONI e NEUTRONI, estremamente denso

In generale, gli scienziati hanno compreso che gli atomi sono formati da

due parti principali:

• un nucleo che contiene PROTONI e NEUTRONI, estremamente denso

• un guscio in cui si muovono gli ELETTRONI

estremamente espanso

Gli scienziati pensano che, se potessimo ingrandire il nucleo di un atomo di idrogeno (ovvero un protone) alle dimensioni di una

pallina da tennis, il protone si troverebbe al centro della Terra e il suo elettrone in un qualsiasi punto tra il centro e la superficie!

… e hanno intuito che nell’atomo, tra il nucleo e gli elettroni c’è molto spazio "vuoto"

Ciò che distingue gli atomi è il numero di PROTONI presenti nel nucleo

(detto anche numero atomico o numero Z)

a cui è associato un numero uguale di neutroni (a partire dall’Elio) e di elettroni

I diversi elementi sono classificati in una speciale tavola chiamata " TAVOLA PERIODICA"

I diversi colori della tavola distinguono gruppi di atomi che hanno comportamenti simili

grazie a questa classificazione fu possibile intuire l’esistenza di alcuni elementi prima ancora che fossero stati scoperti

La tavola fu proposta nel 1869 da uno scienziato russo, Dmitry Mendeleev,

che in questo modo classificò i 63 elementi chimici allora conosciuti

(oggi se ne conoscono 112 ma solo 90 sono naturali)

All’epoca di Mendeleev gli acceleratori di particelle non esistevano, tutte queste cose le ha capite solo attraverso la sua mente!

Se fossi un atomo quale sarebbe il mio principale problema?

Tenermi stretto gli elettroni!

Perché gli elettroni si lasciano attrarre da atomi più grandi come da una calamita

Ma c’è qualche eccezione

Gli scienziati hanno osservato che i gas nobili sono molto stabili

… ovvero si riescono a mantenere stretti i propri elettroni

hanno concluso che questo dipende dal fatto che gli atomi che hanno 8 elettroni nel livello più esterno tendono a non

reagire con altri elementi NEON [Z=10]

2 elettroni nel livello più interno + 8 elettroni nel

livello più esterno

per l’Elio 2 elettroni nell’unico livello disponibile sono sufficienti per farlo restare stabile

Cosa sono i livelli?

Negli atomi gli elettroni si muovono freneticamente ma mantengono una certa velocità

che condiziona la loro posizione, perciò il guscio appare suddiviso in livelli

Negli atomi gli elettroni si muovono freneticamente ma mantengono una certa velocità

che condiziona la loro posizione, perciò il guscio appare suddiviso in livelli

In ogni livello «si va» ad una certa velocità: • quando un elettrone riceve energia > salta

ad un livello successivo, • quando ha esaurito l’energia < torna

al livello che occupava inizialmente

Se ragionassimo alla nostra dimensione …

Livello 1

Livello 2

Livello 3

Livello 4

Ogni livello può essere occupato da una coppia di elettroni che si muovono «agganciati»,

uno in un verso e l’altro nel verso opposto

I livelli vengono chiamati anche orbitali ma non hanno niente a che vedere con le

orbite dei pianeti!

Immagine dell’atomo fino ad alcuni decenni fa Immagine dell’atomo attuale

Per cercare di avere 8 elettroni nel livello più esterno, gli atomi sono pronti a fare alleanze

Ad esempio: due atomi di idrogeno (H) si uniscono con un atomo di ossigeno (O) dando vita ad una nuova sostanza…

Ad esempio: due atomi di idrogeno (H) si uniscono con un atomo di ossigeno (O) dando vita ad una nuova sostanza…

2 + 6 = 8 elettroni

Ad esempio: due atomi di idrogeno (H) si uniscono con un atomo di ossigeno (O) dando vita ad una nuova sostanza…

OSSIGENO [Z=10] 2 elettroni nel livello

più interno + 6 elettroni nel livello

più esterno In questa configurazione l’idrogeno ha 2 elettroni nel livello più esterno e l’ossigeno 8 elettroni nel livello più esterno

2 + 6 = 8 elettroni

… l’acqua

In sintesi, l’atomo:

• non si può vedere • è formato da un nucleo e da un guscio • nel nucleo ci sono protoni e neutroni • nel guscio si muovono gli elettroni • gli elettroni si muovono a diverse velocità su diversi livelli • se ricevono energia saltano a livelli superiori • quando hanno esaurito l’energia tornano al livello di partenza • a causa dell’estrema mobilità degli elettroni, gli atomi

tendono a formare molecole per essere più stabili

E ora si balla!

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