Contenuto
- Quali sono alcuni esempi di atomi?
- Quali sono i nomi degli atomi?
- Quali sono i diversi tipi di atomi?
- Cosa sono i composti e le molecole?
- Quali sono gli elementi principali?
- Cosa sono gli isotopi?
Gli atomi sono meglio pensati come i più piccoli frammenti indivisibili della materia ordinaria. In effetti, il loro nome deriva dal greco per "non si può tagliare". Gli atomi sono costituiti da protoni, neutroni ed elettroni, sebbene il tipo più piccolo e più semplice, l'atomo di idrogeno, non contenga neutroni.
Un elemento è una materia costituita da un singolo tipo di atomo. Quando guardi la tavola periodica degli elementi, ogni scatola che vedi è occupata da una sostanza con una disposizione unica di protoni e neutroni. Nel caso speciale di un solo atomo di un elemento presente, la definizione di "atomo" e "elemento" sono identici. In alternativa, potresti avere 10 o 100 o 1.000.000 di tonnellate di materia costituite da un solo elemento, purché ogni atomo in quella massa gigante sia identico. Detto in modo leggermente diverso, quando viene presentato con un atomo e un elemento e viene detto che solo uno è microscopico, sai quale è un esempio di un elemento (anche se non tutte le aggregazioni di un singolo elemento, ovviamente, sono abbastanza grandi da essere viste con il occhio nudo o persino un microscopio convenzionale).
Quali sono alcuni esempi di atomi?
Esempi di atomi di cui sei praticamente certo di aver sentito parlare - a meno che, cioè, non sei appena atterrato qui da un altro pianeta, o forse in un universo parallelo in cui gli atomi stessi sono inauditi - includono idrogeno, ossigeno e carbonio, al minimo . L'idrogeno e l'ossigeno sono i due atomi nell'acqua, con la formula chimica dell'acqua che è H2O perché uno molecola di acqua contiene due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Si noti che l'acqua, sebbene non possa perdere nessuno dei suoi atomi costituenti ed essere ancora acqua, non è un elemento, perché non tutti i suoi atomi sono identici. Invece è a composto. (Altre informazioni su questa nomenclatura presto.)
Ogni atomo può includere tre diversi componenti: protoni, neutroni ed elettroni. In effetti, ogni atomo oltre all'atomo di idrogeno contiene almeno uno di ciascuno; l'idrogeno è costituito da un protone e un elettrone, ma non ha neutroni. Protoni e neutroni hanno quasi la stessa massa, con quella di un protone di 1.6726231 x 10-27 kg e quello di un elettrone pari a 1.6749286 x 10-27 kg. Gli elettroni sono ancora più piccoli, tanto che la loro massa combinata può essere trascurata per scopi pratici quando si calcola la massa di un dato atomo. Un elettrone ha una massa di 9,1093897 x 10-31 kg.
Gli atomi nella loro forma elementare contengono un numero uguale di protoni ed elettroni. Un protone porta una piccola carica elettrica positiva, indicata con +1, mentre un elettrone porta una carica di -1. I neutroni non portano carica, quindi un atomo ordinario non ha carica netta poiché la carica positiva dei protoni e la carica negativa degli elettroni si annullano a vicenda. Alcuni atomi, tuttavia, hanno un numero ineguale di protoni ed elettroni e quindi trasportano una carica netta (ad esempio -2 o +3); questi atomi sono chiamati ioni.
Fisicamente, gli atomi sono disposti più o meno come il sistema solare, con frammenti di materia più piccoli che ruotano attorno al centro molto più massiccio. In astronomia, tuttavia, la forza gravitazionale è ciò che mantiene i pianeti che ruotano attorno al sole; negli atomi, è una forza elettrostatica. I protoni e i neutroni di un atomo si raggruppano insieme per formare il centro, chiamato nucleo. Poiché il nucleo include solo componenti positivi e non portanti, è caricato positivamente. Gli elettroni, nel frattempo, esistono in una nuvola attorno al nucleo, attratto da esso dalla sua carica positiva. La posizione di un elettrone in qualsiasi momento non può essere conosciuta con precisione, ma la sua probabilità di trovarsi in una data posizione nello spazio può essere calcolata con elevata precisione. Questa incertezza costituisce la base della fisica quantistica, un campo fiorente che si è spostato dal teorico in una serie di importanti applicazioni in ingegneria e tecnologia informatica.
Quali sono i nomi degli atomi?
La tavola periodica degli elementi è un mezzo universale per scienziati e principianti allo stesso modo di acquisire familiarità con i nomi di tutti i diversi atomi, insieme a un riassunto delle loro proprietà critiche. Questi si trovano in ogni libro di chimica e in posti illimitati online. Dovresti averne uno utile come riferimento quando consulti questa sezione.
La tabella periodica contiene i nomi e le abbreviazioni di una o due lettere di tutti i 103 elementi o, se preferite, i tipi di atomi. 92 di questi sono presenti in natura, mentre gli 11 più pesanti, numerati da 93 a 103, sono stati prodotti solo in condizioni di laboratorio. Ogni numero di elementi nella tavola periodica corrisponde al suo numero atomico e quindi al numero di protoni che contiene. La casella nella tabella corrispondente a un elemento di solito mostra la sua massa atomica - cioè la massa totale dei suoi protoni, neutroni ed elettroni - sul fondo della scatola, sotto il nome dell'atomo. Poiché ai fini pratici ciò equivale alla massa dei soli protoni e neutroni e poiché i protoni e i neutroni hanno molto vicino alla stessa massa, è possibile dedurre quanti neutroni ha un atomo sottraendo il suo numero atomico (il numero di protoni) da la massa atomica e l'arrotondamento. Ad esempio, il sodio (Na) è il numero 11 nella tavola periodica e ha una massa di 22,99 unità di massa atomica (amu). Arrotondando a 23, è quindi possibile calcolare che il sodio deve avere 23-11 = 12 neutroni.
Da tutto quanto sopra, puoi raccogliere che gli atomi diventano più pesanti man mano che ci si sposta da sinistra a destra e dall'alto verso il basso nella tabella, come leggere una pagina del libro in cui ogni nuova parola è solo un po 'più grande della parola precedente.
Gli elementi possono esistere come solidi, liquidi o gas nel loro stato nativo. Il carbonio (C) è un esempio di solido; il mercurio (Hg), presente nei termometri "vecchia scuola", è un liquido; e l'idrogeno (H) esiste come gas. Possono essere raggruppati, con l'aiuto della tavola periodica, in categorie sulla base delle loro proprietà fisiche. Un modo conveniente per dividerli è in metalli e non metalli. I metalli includono sei sottotipi, mentre i non metalli ne hanno solo due. (Boro, arsenico, silicio, germanio, antimonio, tellurio e astato sono considerati metalloidi.)
La tavola periodica comprende 18 colonne, sebbene non tutti gli spazi possibili in ogni colonna siano occupati. La prima riga completa, ovvero la prima istanza di tutte le 18 colonne che contengono un elemento, inizia con l'elemento numero 19 (K o potassio) e termina con il numero 36 (Kr o krypton). Questo sembra imbarazzante a prima vista, ma assicura che gli atomi con proprietà simili in termini di comportamento di legame e altre variabili rimangano in righe, colonne o altri gruppi facilmente identificabili all'interno della tabella.
Quali sono i diversi tipi di atomi?
Gli isotopi sono atomi diversi che hanno lo stesso numero atomico e sono quindi lo stesso elemento, ma hanno un numero diverso di neutroni. Pertanto variano nella loro massa atomica. Ulteriori informazioni sugli isotopi appariranno in una sezione successiva.
Il comportamento di legame è uno dei vari criteri in base ai quali gli atomi possono essere separati. Ad esempio, i sei elementi presenti in natura nella colonna 18 (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) sono chiamati i gas nobili perché sono essenzialmente non reattivi con altri elementi; questo ricorda come, in passato, i membri delle classi nobiliari non si mescolavano con la gente comune.
I metalli possono essere divisi in sei tipi (alcali, terra alcalina, transizione, post-transizione, e attinoidi e lantanoidi). Tutti questi rientrano in regioni distinte nella tavola periodica. La maggior parte degli elementi sono metalli di qualche tipo, ma i 17 non metalli includono alcuni degli atomi più noti, tra cui ossigeno, azoto, zolfo e fosforo, tutti elementi essenziali per la vita.
Cosa sono i composti e le molecole?
Un composto è composto da uno o più elementi. Ad esempio, l'acqua è un composto. Ma puoi anche avere uno o più elementi o composti dissolti in un altro composto liquido (di solito acqua), come lo zucchero disciolto in acqua. Questo è un esempio di soluzione perché le molecole nel soluto (il solido disciolto) non si legano alle molecole del soluto (come acqua, etanolo o cosa hai).
L'unità più piccola di un composto è chiamata molecola. La relazione tra atomi ed elementi rispecchia la relazione tra molecole e composti. Se hai un pezzo di sodio puro, un elemento e lo riduci alla sua dimensione più piccola possibile, ciò che rimane è un atomo di sodio. Se hai una raccolta di cloruro di sodio puro (sale da cucina; NaCl) e ridurlo al minimo possibile, mantenendo tutte le sue proprietà fisiche e chimiche, ti rimane una molecola di cloruro di sodio.
Quali sono gli elementi principali?
I 10 elementi più abbondanti sulla Terra costituiscono circa il 99 percento della massa di tutti gli elementi trovati in tutto il pianeta, compresa l'atmosfera. L'ossigeno (O) da solo rappresenta il 46,6 percento della massa terrestre. Il silicio (Si) rappresenta il 27,7 percento, mentre l'alluminio (Al) controlla l'8,1 percento e il ferro (Fe) al 5,0 percento. I successivi quattro più abbondanti esistono tutti come elettroliti nel corpo umano: calcio (Ca) al 3,6 percento, sodio (Na) al 2,8 percento, potassio (K) al 2,6 percento e magnesio (Mg) al 2,1 percento.
Gli elementi che si trovano in quantità considerevoli in forma visibile, o elementi che sono semplicemente noti, possono essere considerati elementi importanti in un certo senso. Quando guardi l'oro puro, che si tratti di un piccolo fiocco o di un grande mattone (quest'ultimo è improbabile!), Stai guardando un singolo elemento. Quel pezzo d'oro sarebbe ancora considerato oro anche se restasse tutto tranne un singolo atomo. D'altra parte, come osserva la NASA, una moneta d'oro potrebbe avere circa 20.000.000.000.000.000.000.000 (20 settilioni) di atomi d'oro a seconda della dimensione delle monete.
Cosa sono gli isotopi?
Un isotopo è una variante di un atomo, nello stesso modo in cui un Doberman Pinscher è una variante di un cane. Una proprietà importante di un determinato tipo di atomo, ricorderai, è che il suo numero atomico, e quindi il numero di protoni che contiene, non può cambiare. Pertanto, se gli atomi devono presentarsi in varianti, questa variazione deve essere il risultato di differenze nel numero di neutroni.
La maggior parte degli elementi ha un singolo isotopo stabile, che è la forma in cui l'elemento si trova più comunemente. Alcuni elementi, tuttavia, esistono naturalmente come una miscela di isotopi. Ad esempio, il ferro (Fe) è costituito da circa il 5,845 percento di 54Fe, 91,754 percento di 56Fe, 2,119 per cento di 57Fe e 0,282 percento di 58Fe. I apici sul lato sinistro delle abbreviazioni degli elementi indicano il numero di protoni più neutroni. Poiché il numero atomico di ferro è 26, gli isotopi sopra elencati, nell'ordine, hanno 28, 30, 31 e 32 neutroni.
Tutti gli isotopi di un dato atomo hanno le stesse proprietà chimiche, il che significa che il loro comportamento di legame è lo stesso. Le loro proprietà fisiche, come masse, punti di ebollizione e punti di fusione, sono diverse e sono i mezzi utilizzati per distinguerle.