La materia è costituita da atomi. Un atomo è composto da un nucleo elettricamente carico positivamente
e da un certo numero di elettroni che gli ruotano attorno.
Il nucleo è composto da protoni, che sono particelle cariche positivamente e da neutroni che sono particelle
prive di carica.
La massa di un protone è circa uguale alla massa di un neutrone ed entrambi sono circa 2000 volte più
pesanti di un elettrone. E' per questo che sono gli elettroni che ruotano attorno al nucleo (molto più pesante)
e non viceversa. Il nucleo è molto pesante e "concentrato" mentre gli elettroni sono molto leggeri e mobili.
Normalmente, il numero degli elettroni che ruotano attorno al nucleo eguaglia il numero dei protoni che
costituiscono il nucleo. Essendo dette cariche di valore uguale (a parte il segno), un atomo è normalmente
elettricamente neutro. Per questo motivo (e per fortuna, altrimenti i corpi sarebbero sbalzati in tutte le
direzioni, essendo la forza elettrica piuttosto forte) la materia è normalmente elettricamente neutra.
La materia, anche se appare densa e "dura", è in effetti praticamente vuota. Se, facendo le proporzioni,
consideriamo il nucleo grande come una mela, gli elettroni gli ruotano attorno ad una distanza pari a circa
un chilometro. Questo fatto è di estrema importanza e, se in qualche modo, riuscissimo ad eliminare
tutto questo spazio, riusciremmo a "compattare" tutta la massa in uno spazio molto piccolo raggiungendo
densità enormi. Questo è ciò che succede nei buchi neri e nelle stelle di neutroni in cui, per esempio, tutta
la enorme massa di una stella viene compattata in uno spazio di pochi chilometri cubi.
Un atomo è quindi composto da un nucleo formato da nucleoni (protoni e neutroni) e da elettroni (in egual
numero dei protoni, quando l'atomo è elettricamente neutro) che gli ruotano attorno. Ogni atomo è indicato
da una sigla e da due numeri : il numero atomico (il numero dei protoni identico al numero degli elettroni) ed
il numero di massa (il numero dei nucleoni, ovvero dei protoni e dei neutroni che costituiscono il nucleo).
Il numero dei neutroni è dato, ovviamente, dal numero di massa - il numero atomico.
Esempio (atomo dell'elio) :
Un atomo può esistere in natura con un ugual numero atomico ma diverso numero di massa. Simili atomi
sono detti isotopi ed hanno le stesse proprietà chimiche (cioè di creare composti, molecole, dalle stesse
proprietà). Un esempio di ciò è l'atomo di idrogeno. In natura esso è presente in grande maggioranza
formato da un protone ed un elettrone che gli ruota attorno. Vi è però, in minore quantità, anche il deuterio
che è formato da un protone, un neutrone ed un elettrone. Con esso si forma l'acqua pesante. Vi è anche
il trizio (più raro) formato da un protone, due neutroni ed un elettrone. Chimicamente, idrogeno, deuterio
e trizio hanno le stessa proprietà (in quanto hanno lo stesso numero di protoni ed elettroni). Riassumendo :
Gli atomi esistenti un natura sono circa 90 e sono elencati in una tavola, detta tavola periodica degli elementi
o tavola di Mendeleyev :
http://www.apsidium.com/ext_pt/expertab.htm
02 - Legami chimici
Gli atomi alla sinistra di questa tavola sono detti metalli ed hanno la proprietà di perdere elettroni diventando
ioni positivi. Gli atomi posti alla destra, invece, sono detti non metalli ed hanno la proprietà di acquistare
elettroni, cioè di diventare ioni negativi. Gli altri atomi hanno proprietà di perdere od acquistare elettroni
in maniera meno netta. Certi atomi si possono addirittura comportare da metalli o da non metalli a seconda
dei casi.
L'attitudine che hanno gli atomi di acquistare o perdere elettroni fa si che si formino legami elettrici fra gli stessi
ed è così che si formano le molecole, i costituenti fondamentali dei composti chimici di cui è fatta la materia.
Il tipo più semplice di legame che si instaura fra gli atomi è il cosiddetto legame ionico. E' il caso del sale da
cucina, il cloruro di sodio NaCl. In esso il sodio diventa uno ione positivo ed il cloro uno ione negativo.
Questi ioni si attraggono elettricamente e si forma un reticolo cristallino regolare :
Altri tipo di legami chimici sono basati sul fatto che gli elettroni vengono condivisi dagli atomi che
costituiscono il legame. Si tratta del legame covalente.
E' molto interessante il caso dell'acqua :
Gli elettroni sono condivisi dall'atomo di ossigeno e dai due atomi di idrogeno in modo asimmetrico.
Gli elettroni tendoni a stare più dalla parte dell'ossigeno e per questo motivo la molecola di acqua si
comporta come un dipolo elettrico, ovvero un oggetto dotato di polarità elettrica.
Se immergiamo, per esempio, del sale da cucina nell'acqua, i dipoli dell'acqua scompongono il reticolo
del sale inserendosi fra gli ioni Na e Cl facendo sì che il sale si sciolga (pur mantenendosi i legami fra
sodio e cloro).
Se poi inseriamo due elettrodi nella soluzione collegati ad una batteria, si ha il fenomeno dell'elettrolisi :
gli ioni sciolti in acqua tenderanno ad andare, rompendo i legami, verso gli elettrodi dotati di segno
contrario.
Gli ioni di sodio, positivi, tenderanno ad andare verso l'elettrodo negativo, il catodo, e gli ioni di cloro,
negativi, renderanno ad andare verso l'elettrodo positivo, l'anodo. In questo modo si rompono i legami
chimici fra sodio e cloro ed agli elettrodi si vanno a depositare i suddetti atomi (almeno teoricamente,
perché nella realtà le cose sono sempre più complicate, per cui, in effetti, al catodo si sviluppa idrogeno !).
Fine.