oggi parliamo dell'atomo andiamo a vedere come è fatta la struttura atomica e poi introduciamo anche il concetto di ione e di isotopo partiamo con il definire che cos'è l'atomo l'atomo è il componente fondamentale di tutta la materia cioè quel mattoncino quella pallina che va a formare quello che ci circonda. Infatti ogni cosa nel nostro universo è costituita da un numero di atomi e quindi di queste palline, di questi corpi minuscoli che noi appunto chiamiamo con un nome che deriva dal greco che vuol dire indivisibile. Oggi sappiamo che un atomo si può dividere ma in condizioni naturali, anzi nella vita di tutti i giorni, tendenzialmente l'atomo non si divide.
Quello che invece può fare un atomo è legarsi con un altro atomo andando a formare una molecola. Quindi sappiamo che più atomi legati insieme formano le molecole. Ma ora torniamo sul concetto di atomo e andiamo a vedere come è fatto.
Prima di tutto, per descrivere un atomo, partiamo dal suo centro. Al centro dell'atomo troviamo delle particelle positive. Queste particelle le chiamiamo protoni. Hanno, come detto, carica elettrica.
positiva e hanno massa che ora non è importantissimo questo numero ma la cosa molto interessante è che circa 2000 volte più pesante di una particella che vedremo tra poco e cioè dell'elettrone. Solitamente non obbligatoriamente ma solitamente nel nucleo cioè vicino ai protoni troviamo anche i neutroni. I neutroni sono queste particelle senza una carica elettrica quindi sono neutri come dice il nome che hanno una massa in effetti abbastanza simile a quella del protone cioè pesano circa uguali come vi ho scritto nella slide sono anche loro circa 2000 volte più pesanti dell'elettrone che vedremo tra poco e uno si chiede beh ma se questo neutrone pesa uguale e non ha nessuna carica elettrica perché si trova lì vicino ecco si può dire che solitamente i neutroni servono a separare i protoni al nucleo questo perché due protoni con carica positiva tenderanno a respingersi e se invece gli mettiamo in mezzo i neutroni, questo fa sì che le forze che si trovano dentro il nucleo permettano appunto al nucleo di stare insieme.
L'ho spiegato in maniera molto semplice perché se bisognasse andarlo ad approfondire si entra ovviamente nella fisica quantistica. Ecco, possiamo dire che queste particelle che si trovano al centro dell'atomo, quindi protone più neutrone, vanno a formare quello che noi possiamo chiamare appunto nucleo. Quindi il nucleo atomico è formato da protoni. e neutroni. Posso anche semplificarvi dicendo che il numero dei neutroni solitamente è lo stesso di quello dei protoni.
Questa informazione va presa con le pinze perché vedremo tra poco che in realtà il numero dei neutroni può variare di tanto anche. Questo perché essendo particelle neutre non è necessario che abbiano un numero ben prestabilito, ben fisso. Però tendenzialmente... la maggior parte delle volte si può trovare che il numero di neutroni è uguale al numero dei protoni ora però manca sicuramente una particella molto importante molto leggera però che è quella particella con carica negativa e cioè l'elettrone come vediamo l'elettrone ha una massa se andiamo a fare un calcolo di circa 2000 volte più piccola di quella dei protoni e dei neutroni che invece tra di loro aveva una massa abbastanza simile Quindi si dice solitamente che la massa dell'elettrone è irrilevante, si può approssimare, questo perché è talmente piccolo rispetto al resto delle particelle dell'atomo che 1, 2, 3, 4 elettroni in realtà non fanno variare di molto la massa. Come vedete ci sono particelle positive, i protoni, particelle neutre, i neutroni, particelle negative, gli elettroni, e come vedete le particelle con i più sono esattamente nello stesso numero delle particelle con i meno.
Infatti in natura la maggior parte degli atomi è neutro. Abbiamo uno stesso valore di protoni e di elettroni. Quindi i più equiparano sempre i meno.
Ecco, vi anticipo anche che sempre in natura per tutti gli elementi il numero di protoni non cambia mai, mentre gli elettroni essendo molto leggeri un atomo potrebbe perderli o acquisirli, ma questo lo vediamo tra poco. Dobbiamo sapere che queste tre particelle compongono tutti gli atomi della tavola periodica. Ecco, perché in effetti gli atomi non sono tutti uguali. A seconda di quanti protoni hanno nel nucleo, se ne hanno uno, se ne hanno due, tre, quattro, vanno a formare elementi diversi.
E cioè possiamo dire che ci sono vari atomi diversi, come se fossero di colori diversi. Abbiamo atomi blu, atomi rossi, atomi grigi, atomi azzurri. Ecco, ovviamente sto semplificando.
Però è per dire che è vero che un atomo è un atomo, però ci sono vari tipi di atomi. Ad esempio qua vediamo come elemento numero 1, lo vedete qua come il numero atomico, si chiama così il numero che si trova in alto a sinistra, ecco che abbiamo l'idrogeno. L'idrogeno è l'elemento più leggero di tutta la tavola periodica. Questo perché, proprio derivandolo dal numero atomico, noi lo sappiamo perché il numero atomico ci indica il numero di protoni, quindi sappiamo che l'idrogeno...
ha un protone e di conseguenza se sappiamo che più devono essere uguali meno ha anche un elettrone. Se noi prendiamo l'elemento sotto il litio ecco il litio è un elemento cioè gli atomi di litio sono fatti con tre protoni e di conseguenza anche tre elettroni. Facciamo ancora un altro esempio prendiamo il carbonio lo vedete qua a destra in verde sappiamo da questo numerino che c'è in alto l'hanno messo apposta proprio per dirci che il carbonio ha sei protoni nel suo nucleo, quindi ha sei più, ha sei particelle positive, e di conseguenza sappiamo che in natura se lui ha sei particelle positive deve avere per forza intorno a questi protoni devono girarci sei elettroni, cioè sei particelle negative. Protoni ed elettroni devono sempre essere equiparati. Se ad esempio il carbonio ha sei protoni, cioè sei più, dovrà avere anche sei meno, cioè sei elettroni che gli girano intorno.
Nella prossima slide andiamo a fare tutti i nostri esempi con l'atomo più semplice di tutti, e cioè l'idrogeno, perché l'idrogeno ha un protone e di conseguenza un elettrone. E allora, andiamo a vedere. L'atomo di idrogeno, e tra l'altro il simbolo per indicare l'elemento chimico idrogeno, è formato proprio da un protone e un elettrone che gli gira intorno. Come già detto, i più devono sempre essere equiparati ai meno, I neutroni invece in questo caso, siccome sono neutri, potrebbero esserci, ma anche no.
Infatti l'atomo più comune di idrogeno in realtà non contiene neutroni, perché non ce n'è bisogno, visto che vi ho detto che servono a separare i protoni nel nucleo. Ecco, in questo caso non c'è bisogno di separare niente, c'è solo un protone. Però abbiamo anche detto che gli elettroni in effetti sono molto leggeri.
E cioè queste palline blu che io vi ho disegnato in blu, in realtà sono molto più piccole di come le ho disegnate io. E sono molto leggere. Questo vuol dire che potrebbero... andarsene via dall'atomo ogni tanto se qualcun altro le porta via o magari quell'atomo potrebbe rubare qualche elettrone da qualche parte. Abbiamo quindi delle particelle che possiamo chiamare ioni e cioè gli stessi atomi ad esempio questo atomo di idrogeno se acquisisce o cede un elettrone avrà una carica negativa in più se prende un elettrone o avrà una carica negativa in meno se cede l'elettrone.
Questo fa sì che quello specifico atomo noi in quel momento lo dobbiamo chiamare ione, e cioè il termine ione sta ad indicare proprio un atomo che cede o acquista un elettrone. Ma facciamo un esempio animato, cioè prendiamo ad esempio che l'elettrone di questo atomo di idrogeno se ne va, e allora un atomo o molecola, attenzione perché questo poi lo potremo vedere anche sulle molecole, che perde un elettrone, ovviamente prevale a quel punto la carica positiva, del protone perché l'elettrone non c'è più e allora in quel caso lo chiamiamo ione positivo o con un nome ancora più semplice ma che bisogna ricordare che è catione come vedete ve l'ho segnato qua e il simbolo atomico adesso prende il simbolino più e cioè prende una carica elettrica positiva perché perché non c'è più il meno e quindi c'è solo più il più cioè prevale il più il protone e quindi noi scriveremo non più a ma per indicare un idrogeno che ha perso un elettrone scriveremo H+. Ecco questa cosa è molto frequente.
Anzi una cosa anche molto frequente è chiamare l'idrogeno senza l'elettrone lo si chiama spesso anche solo protone perché in effetti essendo che l'idrogeno è l'atomo più semplice che esiste quando perde l'elettrone lui ha solo il protone quindi in effetti è corretto chiamarlo protone. Ecco quindi un atomo che perde un elettrone prevale la carica positiva e viene chiamato catione, cioè è un oione positivo, un catione. Andiamo a vedere invece la situazione opposta. Cosa succede se allo stesso atomo di idrogeno invece viene donato un elettrone, quindi l'atomo di idrogeno prende un elettrone e quindi da che ne aveva solo uno ora se ne trova due, è che in questo caso ha acquisito una carica negativa in più, cioè è un po'un gioco di parole, ha un meno in più. A quel punto questo diventa un ione negativo e lo ione negativo si può anche chiamare anione, quindi ione positivo.
catione, ione negativo anione. Ovviamente ora il suo simbolo diventerà H-. Questa cosa in natura è un po'meno comune, però io comunque gli ho fatto l'esempio con l'idrogeno che è la situazione più semplice.
E allora andiamo a specificare un po'meglio quando un atomo reagisce con un altro atomo può succedere che avvenga un passaggio di uno più elettroni, proprio perché questi sono molto leggeri e vengono attirati molto facilmente. In questo caso quindi il numero di protoni di ciascun atomo, ricordatelo bene questo, i più degli atomi, non cambiano mai. L'idrogeno avrà sempre un protone, il litio avrà sempre tre protoni, il carbonio avrà sempre sei protoni, come abbiamo visto prima. Però gli elettroni potrebbero invece balzare via o venire attirati. Quindi possiamo dire in effetti che gli elettroni potrebbero essere acquisiti o ceduti, quindi persi.
Ovviamente. se viene acquisito un elettrone da quell'atomo, l'atomo avrà una carica negativa in più. Se invece vengono ceduti degli elettroni, quell'atomo avrà una carica negativa in meno e quindi prevarrà una carica positiva del protone, perché ovviamente i protoni ed elettroni sono bilanciati.
Se perdiamo il meno, abbiamo un più in più. Scusate il gioco di parole, ma è così. Di conseguenza, quell'atomo lo chiamiamo ione.
Infatti, se durante una reazione tra due elementi chimici neutri Un elettrone si trasferisce da un atomo all'altro, si genera un catione e un agnone. Lo vediamo qua nel disegno. Entrambi gli atomi hanno due elettroni, ma se un atomo ruba un elettrone all'altro atomo, ecco che qua abbiamo un agnone, cioè che è un atomo con un elettrone in più, e qua abbiamo un catione, cioè un atomo con un elettrone in meno.
Questo ione prende simbolo meno, questo ione prende simbolo più. E ora vediamo. L'ultima cosa che sono gli isotopi.
Infatti, rimanendo sempre come esempio sull'idrogeno, l'idrogeno naturale è in massima parte costituito da atomi, come vi ho detto, con un protone ed un elettrone, come lo vediamo qua in figura a sinistra. Quindi un protone ed un elettrone, è l'atomo più semplice che esiste. Però in piccola percentuale si è visto che alcuni atomi di idrogeno hanno un protone, hanno un elettrone, ma potrebbero avere dei neutroni, quindi uno, o due neutroni in più.
Questo perché proprio i neutroni non hanno una carica elettrica e, tra l'altro, non danno neanche proprietà chimiche particolari. Questi elementi, cioè questi elementi sempre di idrogeno ma con uno o due neutroni in più, vengono chiamati isotopi. La presenza del neutroni in più, questa cosa è molto importante, non influenza le proprietà chimiche. Quello che però invece ha influenzato è la massa, e cioè ne sappiamo che questi neutroni pesano.
E quindi questi isotopi, ora sappiamo che li chiamiamo così, cioè questi idrogeni con dei neutroni in più, sono uguali per quanto riguarda le proprietà chimiche, però sappiamo che quegli idrogeni pesano un po'di più. E infatti questi due tipi di idrogeno vengono anche chiamati idrogeno pesante. Andiamo a dare quindi la definizione di isotopo.
Che cos'è un isotopo? Sono atomi dello stesso elemento che hanno le stesse proprietà chimiche. ma hanno masse, cioè peso, diverso.
Questo ovviamente perché, come abbiamo visto, contengono un diverso numero di neutroni. Quindi sono sempre atomi di idrogeno, ma che hanno un numero di neutroni diverso e di conseguenza hanno anche un peso diverso. Ecco, qua devo fare però una premessa che mi servirà appunto per tutte le lezioni successive, perché tutto quello che vi ho detto in realtà l'abbiamo scoperto in numerosi anni, anzi in numerose decine di anni, perché tra la fine del 1800 e l'inizio del 1900 furono definite queste particelle, e cioè le particelle fondamentali che compongono l'atomo, protoni, neutroni ed elettroni.
La storia della scoperta, anzi delle scoperte delle teorie atomiche, è molto lunga appunto. Parte dal 1800, anzi dalla fine del 1800, con Dalton, addirittura la prima teoria atomica risale all'inizio del 1800 con Dalton. Dalton per arrivare poi alla teoria di Thomson per passare a quella di Rutherford arrivando a Bohr e poi Schrödinger, De Broglie e Heisenberg che arrivano al modello atomico che oggi utilizziamo per le nostre simulazioni.
Queste teorie le approfondiremo nel corso delle lezioni, io però vi lascio questa immagine che le va un pochino a riprendere, a riassumere e se la lezione vi è stata utile vi invito a lasciare un like, mi aiuta e mi fa soprattutto tanto piacere. Iscrivetevi al canale così da vedere tutte le lezioni precedenti, quelle successive, ricordo che c'è anche una playlist di biologia sul canale, e a chi fossero utili queste lezioni, magari per passare una verifica o un esame, Mi aiuterebbe tantissimo se volesse dare un supporto al canale, nel link che trovate in descrizione. Con questo vi saluto e vi do appuntamento alla prossima lezione.