Dentro la materia: la struttura dell’atomo. Gli atomi sono i mattoni di tutta la materia, costituiti da protoni, neutroni ed elettroni. I protoni (+ ) e i neutroni ( senza carica) formano il nucleo. Gli elettroni (-) ruotano attorno al nucleo. Il numero di protoni di un atomo è detto numero atomico e si indica con Z. La somma di protoni e neutroni è detto numero di massa e si indica con A.

Atomi e isotopi Il numero atomico e il numero di massa determinano le caratteristiche e le proprietà fisiche e chimiche di un elemento. La somma delle masse di protoni, neutroni ed elettroni è la massa atomica di un atomo. Il peso atomico è il peso di un atomo. L’unità di misura scelta è la 12ª parte del peso di un atomo dell’isotopo12 del carbonio. Gli isotopi sono atomi di uno stesso elemento con numero diverso di neutroni. Hanno lo stesso comportamento chimico,ma caratteristiche fisiche diverse. L’idrogeno ( Z=1) ha due isotopi, il deuterio con 1 protone e 1 neutrone e il trizio con 1 protone e 2neutroni.

Isotopi dell’idrogeno

Elettroni e strati elettronici Gli elettroni ruotano attorno al nucleo e formano attorno ad esso degli strati o gusci elettronici, o orbitali. Questi strati sono 7 e contengono un numero preciso di elettroni. Il primo strato può contenere al massimo due elettroni, il secondo strato al massimo 8. Gli elettroni di un atomo si dispongono sul primo strato ( il più interno) passando al secondo quando il primo è completo e così via, finchè non si esauriscono.

Gusci elettronici

Elementi e composti, simboli chimici I vari atomi combinandosi tra di loro formano le molecole che si suddividono in elementi e composti. Gli elementi sono molecole costituiti da atomi dello stesso tipo, i composti sono formati da molecole di atomi di diverso tipo. Gli elementi conosciuti sono 112, 90 naturali e gli altri 22 sono stati creati in laboratorio dall’uomo. Ogni elemento è indicato con un simbolo, ad es. H= idrogeno, Cu= rame, N=azoto, H₂O=acqua, CH₄= metano, 3 CH₄= tre molecole di metano.

La classificazione degli elementi Dmitrij Mendeleev nel 1869 ordinò tutti gli elementi allora conosciuti i in una tabella, detta tavola periodica degli elementi o tavola di Mendeleev. Nella tavola gli elementi sono disposti in ordine crescente rispetto al numero atomico e sono ordinati in 7 periodi (righe orizzontali) e 8 gruppi (colonne verticali) a cui si aggiunge il blocco dei metalli di transizione. Gli elementi di uno stesso gruppo hanno lo stesso hanno lo stesso numero di elettroni nel guscio più esterno e quindi proprietà chimiche simili.

I legami chimici Gli atomi si combinano tra di loro dando origine alle molecole. Ciò che determina questi legami è la configurazione dell’ultimo strato elettronico. Se l’ultimo strato è completo ( 2 oppure 8 elettroni) l’atomo è stabile e non si unisce con altri atomi ( gas nobili). Se invece l’ultimo strato non è completo l’atomo si dice instabile e tende a unirsi con altri atomi per raggiungere 8 elettroni nell’ultimo strato (ottetto stabile).

Il legame ionico Alcuni atomi raggiungono l’ottetto stabile cedendo o acquistando degli elettroni. Chi cede elettroni acquista carica positiva (ione positivo), chi acquista elettroni avrà carica negativa ( ione negativo). Questo è il legame ionico tra sodio che cede un elettrone e il cloro che acquista un elettrone e si forma il NaCl, sale da cucina.

Il legame covalente Alcuni atomi completano l’ultimo strato mettendo in comune degli elettroni. Questo succede con la molecola di ossigeno dove due atomi avendo nell’ultimo strato 6 elettroni mettono in comune 2 elettroni. Nella molecola di acqua l’atomo di ossigeno mette in comune i due elettroni del guscio esterno con due atomi di idrogeno che possiede un elettrone. In questo modo l’idrogeno ha due elettroni nel suo guscio e l’ossigeno ne avrà otto.

Il legame metallico I metalli tendo a cedere elettroni con facilità, questi elettroni creano nubi di cariche elettriche negative attorno ai metalli che diventano ioni positivi. L’attrazione fra la nube e gli ioni crea il legame metallico.

La valenza Il numero di elettroni che un atomo può cedere, acquistare o mettere in comune è detto valenza. Il sodio , il cloro e l’idrogeno sono monovalenti, l’ossigeno bivalente, i gas nobili hanno valenza zero.