Cosa è un atomo?

Un atomo è definito come la più piccola particella di una sostanza che può esistere da sola o combinarsi con altri atomi per formare una molecola.

Nel 1808, il famoso chimico, fisico e meteorologo inglese John Dalton pubblicò la sua teoria dell'atomo. In quel periodo, molti fenomeni chimici non spiegati furono rapidamente chiariti dalla teoria di Dalton. Pertanto, la teoria divenne la base teorica della chimica. I postulati della teoria atomica di Dalton erano i seguenti.

• Tutte le materie sono costituite da piccole particelle indivisibili e indistruttibili chiamate atomi.

• Tutti gli atomi dello stesso elemento hanno proprietà identiche ma differiscono dagli atomi di altri elementi.

• Gli atomi di diversi elementi si combinano insieme per formare un composto.

• Una reazione chimica non è altro che un riarrangiamento di questi atomi.

• Gli atomi non possono essere creati o distrutti in alcun modo.

La teoria di Dalton aveva alcuni difetti, come ad esempio; oggi sappiamo che gli atomi possono essere distrutti. Inoltre, alcuni atomi dello stesso elemento variano nella loro massa (isotopi). La teoria non riesce inoltre a spiegare l'esistenza degli allotropi.

Ma nell'era moderna, il concetto di atomo si basa sulla combinazione dei meriti del modello atomico di Rutherford e del modello atomico di Bohr. Tutte le sostanze sono costituite da atomi. Tutti gli atomi sono composti da,

1. Nucleo

2. Elettroni

Nucleo dell'Atomo

Il nucleo si trova al centro dell'atomo. Il diametro del nucleo è circa 1/10000 del diametro dell'intero atomo. Quasi tutta la massa dell'atomo è concentrata nel suo nucleo. Il nucleo stesso è composto da due tipi di particelle,

1. Protoni

2. Neutroni

Protoni

I protoni sono particelle cariche positivamente. La carica su ogni protone è 1.6 × 10-19 Coulomb. Il numero di protoni nel nucleo di un atomo rappresenta il numero atomico dell'atomo.

Neutroni

I neutroni non hanno alcuna carica elettrica. Significa che i neutroni sono particelle elettricamente neutre. La massa di ogni neutrone è uguale alla massa del protone.
Il nucleo è carico positivamente a causa della presenza di protoni carichi positivamente. In qualsiasi materiale, il peso dell'atomo e le proprietà radioattive sono associate al nucleo.

Elettroni

Un elettrone è una particella carica negativamente presente negli atomi. La carica su ogni elettrone è – 1.6 × 10 – 19 Coulomb. Questi elettroni circondano il nucleo. Alcuni fatti sugli elettroni in un atomo sono elencati e spiegati di seguito,

• Se un atomo ha lo stesso numero di protoni ed elettroni, l'atomo è elettricamente neutro poiché la carica negativa degli elettroni neutralizza la carica positiva dei protoni.

• Gli elettroni ruotano intorno al nucleo in gusci (anche chiamati orbite).

• Una forza di attrazione viene esercitata sugli elettroni carichi negativamente dal nucleo carico positivamente. Questa forza di attrazione funziona come forza centripeta necessaria per la rivoluzione degli elettroni intorno al nucleo.

• Gli elettroni che sono vicini al nucleo sono strettamente legati al nucleo e risulta più difficile rimuovere questi elettroni dall'atomo rispetto a quelli che sono lontani dal nucleo.

• La struttura degli atomi di alluminio è mostrata nella figura seguente-

• È richiesta una quantità definita di energia per rimuovere l'elettrone dalla sua orbita. L'energia richiesta per rimuovere l'elettrone dalla prima orbita è molto maggiore rispetto all'energia richiesta per rimuovere l'elettrone dall'orbita esterna. Ciò è dovuto alla forza di attrazione esercitata dal nucleo sugli elettroni nella prima orbita, che è molto maggiore rispetto alla forza di attrazione esercitata sugli elettroni dell'orbita esterna. Analogamente, l'energia richiesta per rimuovere l'elettrone dalla seconda orbita sarà minore rispetto alla prima orbita e maggiore rispetto alla terza orbita. Pertanto, possiamo dire che gli elettroni nelle orbite sono associati a una quantità definita di energia. Così, le orbite o i gusci vengono anche chiamati livelli energetici.

• I livelli energetici sono indicati dalle lettere K, L, M, N, ecc. Dove, K è l'orbita più vicina al nucleo e ha il livello energetico più basso. Viceversa, l'orbita esterna ha il livello energetico più alto.

• Il numero massimo di elettroni in qualsiasi livello energetico è dato da, ‘2n2’, dove, n è un intero e rappresenta il “numero quantico principale”. Per diversi livelli energetici, il valore di ‘n’ e il numero massimo di elettroni sono dati nella tabella seguente

• La formula sopra (2n2) utilizzata per determinare il numero massimo di elettroni in qualsiasi guscio, ha alcune limitazioni. Il numero di elettroni nell'orbita esterna (livello energetico più alto) non può superare gli 8. Ad esempio, consideriamo l'atomo del calcio, che ha 20 elettroni che orbitano intorno al suo nucleo. Secondo la regola della formula sopra, cioè 2n2, la distribuzione degli elettroni sarà di 2 elettroni nel livello K, 8 elettroni nel livello L e ci saranno 10 elettroni in equilibrio. Ma gli elettroni nel livello energetico esterno non possono superare gli 8. Pertanto, ci saranno 8 elettroni nel livello M e 2 elettroni in equilibrio andranno al prossimo livello energetico, cioè 2 elettroni andranno al livello N. La configurazione elettronica dell'atomo di calcio è mostrata nella figura seguente-