Unità 5 ATOMI ED ELEMENTI CHIMICI La struttura dell’atomo 1 Da che cosa è composto un atomo?  Che cosa sono i gusci elettronici?  Che cos’è il numero atomico?  La parola atomo deriva da un vocabolo greco che significa «indivisibile»; a lungo infatti si è pensato che questa particella elementare della materia, che costituisce tutti i corpi, non fosse ulteriormente scomponibile. I progressi della scienza hanno invece consentito di scoprire che gli atomi sono formati a loro volta da particelle ancora più piccole, definite subatomiche: protoni, neutroni ed elettroni.   io studio   Una delle prime immagini ottenute di singoli atomi, tramite microscopio a effetto tunnel (STM). PROTONI, NEUTRONI, ELETTRONI , che sono in numero pari ai protoni. La distanza degli elettroni dal nucleo è talmente elevata che il volume occupato da un atomo è in realtà in gran parte vuoto, perché in rapporto alle dimensioni del nucleo e degli elettroni, lo spazio vuoto tra essi è enorme . La massa di protoni e neutroni è simile ed è quasi 2000 volte più grande della massa degli elettroni, che risulta quindi trascurabile rispetto a quella del nucleo. Oltre alla massa, un’altra caratteristica fondamentale di queste particelle è la carica elettrica: . In ogni atomo, protoni e neutroni formano il , cioè il corpo centrale dell’atomo. Attorno al nucleo, lungo orbite molto distanti, si muovono gli elettroni nucleo (1) i hanno carica elettrica positiva (indicata con +), gli hanno carica elettrica (indicata con il segno −) e i non hanno carica, sono cioè elettricamente neutri protoni elettroni negativa neutroni   io studio   Il ( ) è il corpo centrale dell’atomo composto da protoni ed elettroni. nucleo nucleus  (1) Questa immagine ci aiuta a comprendere perché diciamo che un atomo è in gran parte vuoto: se il nucleo fosse ingrandito milioni di volte fino a raggiungere le dimensioni di una capocchia di spillo, lo spazio più vicino in cui si incontrebbero i primi elettroni sarebbe distante quanto la superficie di un pallone da calcio dal suo centro.   › pagina 73   . Elettroni e protoni, dunque, avendo carica di segno opposto, si attraggono, ed è questo fenomeno che trattiene gli elettroni di un atomo attorno al suo nucleo nonostante siano così distanti. Possiamo così anche intuire perché in tutti gli atomi il numero di elettroni è uguale al numero di protoni: poiché la carica negativa di un elettrone è uguale e opposta a quella positiva di un protone, la carica positiva dei protoni che stanno nel nucleo può attrarre solo una carica negativa equivalente, cioè un numero di elettroni pari a quello dei protoni. Per questa ragione , cioè in una condizione di equilibrio elettrico. Una particolarità importante delle cariche elettriche è che cariche di segno opposto , mentre cariche di segno uguale si attraggono si respingono (2) gli atomi sono elettricamente neutri (2) Due cariche uguali si respingono, mentre cariche opposte si attraggono. I GUSCI ELETTRONICI . Ogni guscio elettronico può ospitare un numero massimo di elettroni: il primo guscio, quello più vicino al nucleo, ne può ospitare al massimo 2; il secondo e il terzo, posti immediatamente all’esterno, 8; i gusci ancora più esterni un numero via via superiore. Più vicini sono al nucleo, più i gusci risentono dell’attrazione tra cariche opposte; per questo gli elettroni “riempiono” prima i gusci più interni. Per esempio, un atomo con 2 elettroni ha solo il primo guscio elettronico; un atomo con 12 elettroni, come quello del magnesio , ha i primi due gusci completi e il terzo guscio con due soli elettroni. Nel loro movimento, gli elettroni non seguono traiettorie definite, ma si spostano all’interno di spazi concentrici, simili agli strati di una cipolla, posti a distanze crescenti dal nucleo e chiamati gusci elettronici (3) (4) (3) Gusci elettronici In questa figura sono rappresentati i primi 3 gusci elettronici di un atomo: il primo può ospitare 2 elettroni, il secondo e il terzo guscio 8. (4) Magnesio