L'atomo, derivato da una parola greca che si traduce liberamente in "ciò che non può essere diviso", è ampiamente considerato dall'unità fondamentale di tutta la materia. Gli atomi consistono in particelle subatomiche chiamate protoni, neutroni ed elettroni, con le prime due che risiedono nel nucleo dell'atomo e che rappresentano la quasi totalità della sua massa, e gli elettroni confinati agli orbitali sul bordo dell'atomo. Il numero di protoni negli atomi presenti in natura varia da 1 a 92; questi diversi atomi corrispondono a elementi, che hanno proprietà elettrochimiche diverse a causa delle loro masse variabili e la disposizione unica delle loro minuscole particelle costituenti nello spazio.
L'atomo
Gli atomi sono particelle estremamente piccole e non possono essere diviso ulteriormente tranne che con mezzi straordinari. Pensa ai pezzi che compongono un puzzle. Questi possono tecnicamente essere separati in pezzi più piccoli di cartone e carta distruggendoli, ma per scopi pratici, questi pezzi sono gli elementi fondamentali e indivisibili dei puzzle.
Gli atomi sono costituiti da protoni, che portano una carica elettrica positiva ; elettroni, che portano una carica negativa; e neutroni, che non hanno carica. Così in un normale atomo elettricamente neutro, il numero di protoni e il numero di elettroni è uguale.
La massa atomica di un atomo è approssimativamente uguale al numero di protoni più il numero di elettroni, poiché la massa di elettroni è praticamente trascurabile.
Il protone
Il protone è, in effetti, la particella dell'indice di ogni atomo. È il numero di protoni in un atomo che determina l'identità dell'elemento a cui un atomo appartiene; in altre parole, se due atomi hanno un diverso numero di protoni, non sono lo stesso elemento.
Il numero di protoni in un elemento determina il suo numero atomico, Z. L'idrogeno è l'elemento più leggero e ha un protone (Z = 1); l'uranio è l'elemento naturale più pesante e ha 92 protoni (Z = 92). Ogni protone, a cui è assegnata una massa di 1.00728 unità di massa atomica (amu), ha una carica designata come +1.
Gli atomi possono esistere solo con un protone nel loro nucleo, come nel caso degli atomi di idrogeno. Un nucleo senza almeno un protone di accompagnamento, tuttavia, non è un atomo.
Il neutrone
I neutroni hanno dimensioni simili ai protoni, con un amu di 1.00867, e abitano anche il nucleo di atomi. Il numero di neutroni in un atomo nella configurazione più stabile di un elemento è solitamente maggiore del numero di protoni, con questa disparità che diventa più grande all'aumentare del numero atomico. Un atomo di idrogeno, per esempio, ha un protone ma nessun neutrone, mentre un atomo di elio ne ha due. Lo stagno, d'altra parte, ha 50 protoni e 69 neutroni, mentre l'uranio ne ha rispettivamente 92 e 146.
Il numero di protoni più neutroni in un atomo è il suo numero di massa, M. Quindi il numero di neutroni in un atomo è il suo numero di massa atomica meno il suo numero atomico, o M - Z.
Se un atomo guadagna o perde neutroni, rimane lo stesso elemento ma diventa un isotopo di quell'elemento. Diversi isotopi sono identificati aggiungendo M all'angolo in alto a sinistra dell'abbreviazione per quell'elemento. Ad esempio, 14C è un isotopo di carbonio (Z = 6) che ha otto neutroni invece dei soliti sei. L'elettrone Gli elettroni sono piccoli (0,000549 amu), negativamente particelle cariche che sono descritte come orbitanti attorno ai protoni e ai neutroni che costituiscono il nucleo di un atomo, alla maniera dei pianeti in orbita attorno al sole. Questa è comunque una descrizione approssimativa, poiché i progressi della fisica quantistica hanno portato al concetto di orbitali discreti attorno al nucleo tra cui gli elettroni possono "saltare". Questi orbitali corrispondono a diversi livelli di energia elettromagnetica e hanno nomi come s, p, d e f. Il moto degli elettroni deriva dal fatto che hanno una carica di -1 e sono attratti dal nucleo caricato positivamente. Normalmente, il numero di elettroni in un atomo è uguale a Z, rendendo questi atomi neutri nella carica complessiva. Alcuni atomi hanno un diverso numero di protoni ed elettroni, risultando in una carica netta positiva o negativa. Questi atomi sono chiamati ioni.
