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atomo

Tutta la materia è composta da materia e l'unità fondamentale della materia è l' atomo .

L'atomo è:

• L'unità fondamentale della materia.
• La più piccola particella di un elemento, che può esistere o meno autonomamente.
• L'atomo è ulteriormente divisibile in protoni, elettroni e neutroni.

Struttura di base di un atomo:

• Gli atomi sono costituiti da particelle subatomiche: protoni, elettroni e neutroni.
• I protoni e i neutroni si trovano nel nucleo. Il nucleo è situato al centro dell'atomo.
• Gli elettroni ruotano attorno al nucleo in orbite.

P : protoni, N : neutroni, E : elettroni

Protone: particella subatomica con carica positiva (+1) e massa unitaria (1). Il protone è una particella carica positivamente che si trova al centro dell'atomo nel nucleo di un atomo. L'atomo di idrogeno è unico in quanto ha un solo protone e nessun neutrone nel suo nucleo. Il numero di protoni nel nucleo di un atomo, che è caratteristico di un elemento chimico, determina il suo posto nella tavola periodica.

Neutrone: Particella subatomica senza carica (0) e massa unitaria (1). Il neutrone non ha carica. Il numero di neutroni influenza la massa e la radioattività dell'atomo.

Elettrone: Particella subatomica con carica negativa (-1) e massa trascurabile. Gli elettroni sono le particelle più piccole in un atomo. Sono attratti dalla carica positiva dei protoni, motivo per cui orbitano attorno al nucleo. Gli elettroni sono molto più piccoli dei neutroni e dei protoni.

Forze in un atomo

I componenti di un atomo sono tenuti insieme da tre forze. Protoni e neutroni sono tenuti insieme da forze nucleari forti e deboli.

L'attrazione elettrica trattiene elettroni e protoni. Mentre la repulsione elettrica respinge i protoni l'uno dall'altro, la forza nucleare attrattiva è molto più forte della repulsione elettrica. La forza forte che lega insieme protoni e neutroni è 1038 volte più potente della gravità, ma agisce su un raggio molto breve, quindi le particelle devono essere molto vicine tra loro per sentirne l'effetto.

Numero atomico di un atomo

Il numero atomico di un elemento è uguale al numero di protoni presenti nell'atomo di un elemento o uguale al numero di elettroni presenti nell'atomo di un elemento.

Pertanto gli atomi sono elettricamente neutri poiché il numero dei protoni è uguale al numero degli elettroni.

Numero di massa di un atomo

Poiché la massa di un elettrone è trascurabile, la massa di un atomo è la somma delle masse dei protoni e dei neutroni presenti nel nucleo.

Cerchiamo di capirlo meglio con alcuni esempi.

Atomo di idrogeno: è scritto come \(\large_1^1 H\) . Un atomo di idrogeno ha 1 protone, 1 elettrone e 0 neutroni.

Il numero atomico dell'atomo di idrogeno è = p = e = 1

Il numero di massa dell'atomo di idrogeno è = p + n = 1

Atomo di ossigeno: è scritto come \(\large_{8}^{16} O\) . Ha 8 protoni, 8 elettroni e 8 neutroni.

Il numero atomico dell'atomo di ossigeno è = p = e = 8

Il numero di massa dell'atomo di idrogeno è = p + n = 8 + 8 = 16

Come sono distribuiti gli elettroni in queste orbite?
Gli elettroni ruotano attorno al nucleo in un percorso immaginario chiamato orbite o gusci. Il primo guscio è K (livello energetico 1, n = 1), il secondo guscio è L (livello energetico 2, n = 2) e poi il guscio M (n = 3) e così via. Il numero di elettroni in ogni guscio è determinato utilizzando la seguente regola:

Numero massimo di elettroni in ogni guscio = 2 × n ²

• Guscio K = 2n ² = 2×1 = 2 elettroni
• Guscio L = 2n ² = 2×2 ² = 2×4 = 8 elettroni
• Guscio M = 2n ² = 2×3 ² = 2×9 = 18 elettroni
• L'involucro più esterno non può avere più di 8 elettroni.

Esempio:

1) Atomo di sodio : il numero di protoni ed elettroni è 11 e il numero di neutroni è 12. p = 11, e = 11, n = 12
La configurazione elettronica dell'atomoNa è:

2) Atomo di azoto: p = 7, e = 7, n = 7

La configurazione elettronica dell'atomo di azoto è:

Peso atomico [Massa atomica relativa]

La massa atomica relativa o il peso atomico di un atomo è definito come il numero di volte in cui un atomo di un elemento è più pesante di \(^1/_{12}\) un atomo di carbonio.

Isotopi

Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno lo stesso numero atomico ma un numero di massa diverso. Esempio: tre isotopi di idrogeno esistenti in natura sono Trizio \(\large_1^3 H\) : p = e = 1, n = 2
Deuterio \(\large_1^2 H\) : p = e= 1, n = 1
Prozio \(\large_1^1 H\) : p = e = 1, n = 0

Configurazione elettronica stabile e configurazione elettronica instabile

Si dice che un atomo ha una configurazione elettronica instabile quando

• La loro valenza/guscio più esterno è incompleto.
• Tendono a raggiungere una configurazione elettronica stabile condividendo o guadagnando/perdendo elettroni.
  Quindi tutti gli esempi sopra riportati: Sodio ( \(Na\) ), Azoto ( N ), Ossigeno ( O ), Idrogeno ( H ) hanno una configurazione elettronica instabile.

I gas nobili hanno una configurazione elettronica stabile poiché il loro guscio esterno è completo. Esempio:
Elio ( He ) - Configurazione elettronica: 2
Neon ( Ne ) - Configurazione elettronica 2, 8

Come fa l'atomo con configurazione elettronica instabile a raggiungere la stabilità?
Si combinano con altri atomi di elementi. Gli atomi che si combinano ridistribuiscono i loro elettroni in modo che ogni atomo che si combina raggiunga una configurazione stabile del gas inerte più vicino (controlla il gas inerte più vicino per Na e Cl ). Cerchiamo di capirlo usando un esempio:

Atomo Na : Configurazione elettronica: 2,8,1
(il gas inerte più vicino è Ne , numero atomico 10)
Atomo Cl : Configurazione elettronica: 2, 8, 7
(il gas inerte più vicino è Ar, numero atomico 18)

L'atomo di sodio ( Na ) e cloro ( Cl ) si combinano per formare il composto di cloruro di sodio ( NaCl ) :
L'atomo Na perde un elettrone dal guscio esterno per raggiungere la stabilità [2, 8] e l'atomo Cl prende questo elettrone per completare il suo guscio esterno per ottenere stabilità [2,8,8]

Si noti che è molto difficile mostrare la posizione esatta di un elettrone poiché un elettrone non ha quasi massa e ruota attorno ad esso a una velocità incredibile. Per questo motivo, gli elettroni sono spesso mostrati come nuvole cariche negativamente attorno al nucleo. Gli orbitali mostrano elettroni in diversi stati energetici che circondano il nucleo. Man mano che ci allontaniamo dal nucleo, il livello energetico aumenta. L'unico elettrone nello stato energetico più elevato o negli orbitali più esterni prende parte alla reazione chimica, sono chiamati elettroni di valenza e sono coinvolti nel legame chimico tra atomi.

Esistono diverse teorie per spiegare la natura dell'atomo.