Struttura atomica della materia
L'atomo
[modifica]Gli atomi sono le particelle che compongono la materia.
Gli atomi sono costituiti a loro volta da tre tipi di particelle più piccole: i protoni, i neutroni e gli elettroni.
L'atomo consiste in un nucleo fatto di protoni e neutroni, circondato da un involucro di elettroni.
La carica delle particelle
[modifica]I protoni e gli elettroni possiedono una proprietà elettrica chiamata carica. La carica è una grandezza fisica che può avere segno più o meno: le cariche dello stesso segno si respingono, mentre le cariche di segno diverso si attraggono.
Un protone ed un elettrone hanno carica uguale, ma di segno opposto: per convenzione la carica dei protoni è positiva mentre quella degli elettroni è negativa.
I neutroni hanno carica neutra, cioè pari a zero.
| atomo | ||
| nucleo | involucro | |
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protoni + carica positiva |
neutroni 0 carica neutra |
elettroni - carica negativa |
In un atomo neutro il numero di elettroni è uguale al numero di protoni.
Gli atomi con numero di elettroni diverso dal numero di protoni sono detti ioni.
L'involucro di elettroni
[modifica]Gruppi di più elettroni circondano il nucleo in spazi detti orbitali. Gli orbitali atomici vengono spesso paragonati alle orbite dei corpi celesti o a gusci concentrici: in realtà un orbitale è il luogo fisico intorno al nucleo nel quale è più probabile che si trovi un certo elettrone (modello atomico di Bohr).
Il numero massimo di elettroni nell'n-esimo orbitale è di 2n² (2, 8, 18, …).
Gli elettroni dell'orbitale più esterno sono detti elettroni di valenza 
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Le proprietà chimiche ed elettriche di un atomo sono determinate dalla struttura dell'involucro di elettroni.
La maggior parte dei materiali è costituita da più atomi legati insieme a formare composti (H2O, NaCl, …).
I legami fra gli atomi sono causati dalle interazioni fra i loro elettroni più esterni.
Il tipo dei legami determina, tra l'altro, le proprietà elettriche di un materiale.
Alcuni tipi di legami fra atomi
[modifica]Il legame ionico
[modifica]Nel legame ionico gli atomi si combinano in modo da raggiungere una configurazione elettronica particolarmente vantaggiosa, secondo lo schema seguente (gas nobile):
- 2 elettroni nell'orbitale più interno
- 8 elttroni negli altri orbitali
| Esempio: sale da cucina |
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| Il sodio (Na) cede un elettrone di valenza al cloro (Cl) perché la configurazione raggiunta in questo modo è più vantaggiosa. Lo ione positivo di sodio (Na+) e lo ione negativo di cloro (Cl-) rimangono legati da forze elettriche. |
Il legame ionico lega gli atomi in modo molto forte. Questo comporta:
- punto di fusione alto
- conduttività bassa
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Il legame metallico
[modifica]Nel legame metallico gli atomi rilasciano elettroni di valenza diventando così ioni positivi.
Gli ioni di metallo si dispongono ordinatamente a formare un reticolo cristallino.
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All'interno del reticolo cristallino metallico gli elettroni ● si muovono quasi liberamente in modo caotico (si parla perciò di gas di elettroni o nuvola di elettroni).
Il libero movimento degli elettroni spiega la buona conduttività dei metalli.
L'azione neutralizzante degli elettroni negativi mantiene uniti gli ioni di metallo positivi 
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