La Chimica è la scienza che studia struttura, composizione, proprietà, trasformazioni, processi energetici della materia, ovvero di tutto ciò che ci circonda. Alla base di questo studio ci sono gli atomi, aggregati di più particelle subatomiche, tenute assieme da due delle forze più importanti della natura: l’elettromagnetismo e l’interazione nucleare forte.
L’ATOMO
L’atomo è composto da un nucleo, al cui interno sono collocate particelle con carica positiva, i protoni, e particelle a carica nulla, i neutroni. In base al numero di protoni (numero atomico, Z) vengono distinti i vari elementi chimici, sostanze che non possono essere suddivise in sostanze più semplici attraverso una reazione chimica; gli atomi sono dunque i più piccoli rappresentanti degli elementi chimici, di cui conservano tutte le proprietà chimiche e fisiche.
I NEUTRONI
I neutroni servono a diluire la repulsione coulombiana tra i protoni, che avendo tutti carica positiva tendono a respingersi: fanno quindi da collante per il nucleo atomico. La somma di protoni e neutroni (ovvero i nucleoni, le particelle del nucleo) viene chiamata numero di massa (A).
Attorno al nucleo si muovono particelle con carica negativa, gli elettroni. Dal numero di elettroni (esterni) dipendono le proprietà chimiche dell’elemento. Gli elettroni pesano 1840 volte meno di protoni e neutroni: il loro contributo alla massa dell’atomo è quindi praticamente trascurabile.
Il raggio nucleare è 104 volte più piccolo del raggio atomico: l’atomo è un sistema estremamente poco denso, dove il grosso della massa è concentrato in uno spazio piccolo, il nucleo; ovvero nella materia c’è molto spazio vuoto.
Inizialmente un atomo (o una molecola) ha lo stesso numero di protoni ed elettroni: ha perciò carica nulla. Se perde o acquisisce elettroni, diventa una specie carica elettricamente, chiamata ione. Se acquisisce un elettrone, diventa uno ione negativo (anione), mentre se perde un elettrone, diventa uno ione positivo (catione).
Atomi di uno stesso elemento, che hanno perciò lo stesso numero di protoni ed elettroni (hanno quindi stesso numero atomico), ma un diverso numero di neutroni (hanno quindi un diverso numero di massa) sono detti isotopi. Gli isotopi di uno stesso elemento hanno le stesse proprietà chimiche, ma differiscono per alcune proprietà fisiche (massa, stabilità del nucleo…).
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