Di Kevin Beck Aggiornato il 24 marzo 2022
L'atomo è la più piccola unità della materia che conserva le proprietà di un tutto più grande. Non è indivisibile, ma pezzi di atomi, in particolare i "pezzi" dei componenti nucleari chiamati quark , sono utili solo per creare atomi. Diversi tipi di atomi sono chiamati elementi, di cui se ne conoscono quasi 120 (92 dei quali presenti in natura).
La maggior parte della materia è costituita da molteplici tipi di atomi, disposti in gruppi di due o più e aventi formule specifiche; due o più atomi legati chimicamente insieme formano una molecola. Ad esempio, una molecola d'acqua ha la formula H2O, il che significa che è composta dagli elementi idrogeno (H) e ossigeno (O) in un rapporto atomico o molare di 2 a 1.
Calcio è un elemento ben noto, essenziale per la buona salute delle ossa e per altre funzioni del corpo umano. L'atomo di calcio non è né un atomo piccolo né particolarmente ingombrante, il che lo rende un buon candidato per la costruzione di un progetto di modello di atomo tridimensionale per illustrare i punti salienti di questa struttura.
Gli atomi sono costituiti da un numero uguale di protoni ed elettroni nel loro stato base (non ionizzato), numerati da uno a 118 a partire dal 2020. Il numero di protoni, il numero atomico, definisce l'elemento. Tutti gli elementi tranne l'idrogeno hanno anche uno o più neutroni; protoni e neutroni hanno circa la stessa massa (nell'ordine di 10-27 kg), mentre gli elettroni sono quasi 2.000 volte più piccoli.
Il numero di protoni e neutroni è più o meno uguale, anche se man mano che ci si sposta verso l'alto attraverso la tavola periodica degli elementi, i neutroni iniziano a superare visibilmente il numero dei protoni nella maggior parte degli atomi. Le varianti degli elementi che differiscono solo per il numero di neutroni sono chiamate isotopi .
Gli elettroni carichi negativamente occupano spazi molto, molto lontani dal protone, almeno sulla scala di un atomo, che ha un diametro di solo circa 1 × 10−10 m. Questi si trovano nei livelli di energia o gusci, che per molti atomi includono sottoshell . Le subshell a loro volta contengono orbitali , ciascuno dei quali può contenere fino a due elettroni.
Ogni riga della tavola periodica rappresenta un guscio, con il numero di elettroni che un guscio può contenere essendo due, otto, otto e 18 nelle prime quattro righe della tavola periodica.
Dalla tavola periodica puoi vedere che il calcio ha un numero atomico pari a 20 e una massa atomica di 40,78 dalton. Ciò significa che l'isotopo più stabile dell'elemento ha 20 neutroni (40 − 20). Potresti scegliere palline verdi per rappresentare i protoni e palline arancioni di dimensioni simili per rappresentare i neutroni e palline gialle o biglie più piccole per rappresentare gli elettroni.
Puoi disporre i tuoi "protoni" e "neutroni" in un nucleo a forma di palla, magari incollandoli insieme, e poi decidere come disporre gli elettroni.
Dalla tabella, vedi che il calcio ha due elettroni nel primo livello (entrambi in quello che viene chiamato sottolivello 1s), otto nel secondo livello (2 nel sottolivello 2s, 6 nel sottolivello 2p), otto nel terzo livello (2 nel sottolivello 3s, 3 nel sottolivello 3p) e due nel quarto livello. Questi sono la valenza del calcio, o elettroni chimicamente reattivi.
Consulta diversi riferimenti online per vedere come sono rappresentati i subshell elettronici nello spazio 3D. Potresti disegnare un diagramma dell'atomo di calcio per accompagnare il tuo modello, in modo da coprire qualsiasi informazione che potresti trovare difficile da presentare visivamente.
Un modello di atomo di neon potrebbe familiarizzare gli spettatori con il concetto di gas nobili e gusci di valenza completa, ad esempio, oppure un modello di atomo di sodio potrebbe fungere da metallo semplice rappresentativo che si lega agli alogeni come il cloro.
