Di Drew Lichtenstein, aggiornato il 30 agosto 2022
Un elemento è una sostanza composta interamente da un tipo di atomo. La tavola periodica cataloga ogni atomo conosciuto, ma l'atomo stesso non è la più piccola particella conosciuta. Ogni atomo è costituito invece da tre parti fondamentali:elettroni, protoni e neutroni. Protoni e neutroni sono inoltre costituiti da costituenti ancora più piccoli chiamati quark.
Gli elettroni sono particelle elementari; non esiste alcuna sottostruttura conosciuta. Portano una carica negativa e determinano le proprietà elettriche di un atomo. Un atomo neutro contiene un numero uguale di elettroni e protoni, mentre l'aggiunta o la rimozione di elettroni crea ioni, versioni caricate positivamente o negativamente dello stesso elemento. Gli elettroni occupano gli orbitali attorno al nucleo e sono le particelle che si legano ad altri atomi per formare molecole.
I protoni definiscono l'identità di un elemento. Il numero di protoni nel nucleo di un atomo – il suo numero atomico – determina la posizione dell’elemento sulla tavola periodica (l’idrogeno ne ha uno, il carbonio sei, ecc.). I protoni sono massicci rispetto agli elettroni e, insieme ai neutroni, conferiscono all'atomo la sua massa. Si trovano esclusivamente nel nucleo.
I neutroni hanno una massa simile ai protoni ma non trasportano carica elettrica. Mentre alterare il numero di elettroni non cambia l’elemento stesso, variando il numero di neutroni si producono isotopi diversi, varianti dello stesso elemento con numeri di massa distinti. Alcuni isotopi sono instabili e decadono, emettendo radiazioni e rilasciando energia.
Protoni e neutroni non sono fondamentali; sono composti da quark, sei tipi scoperti nel 1961:up, down, charm, strange, bottom e top. Un barione si forma quando tre quark si legano insieme, motivo per cui protoni e neutroni sono classificati come barioni. Le coppie quark-antiquark formano mesoni, ma queste particelle hanno vita estremamente breve, durando solo frazioni di millisecondo.
