Di cosa è fatto il tuo cervello?

Tutto ciò che puoi vedere, toccare, annusare, sentire e gustare è fatto di atomi. Gli atomi sono l’elemento costitutivo di base di tutta la materia (compresi te, me e chiunque altro tu possa incontrare), quindi se vogliamo sapere di cosa è fatta la Terra, dobbiamo sapere alcune cose su questi oggetti incredibilmente piccoli.

Atomi

L’esperienza quotidiana dovrebbe convincerti che la materia si trova in una miriade di forme, ma tutta la materia che hai visto è fatta di atomi, o di atomi incastrati insieme in configurazioni di una complessità vertiginosa. Un elemento chimico è una sostanza che non può essere trasformata in una forma più semplice con mezzi chimici ordinari. La più piccola unità di un elemento chimico è un atomo, e tutti gli atomi di un particolare elemento sono identici.

Parti di un atomo

Ci sono due parti in un atomo (figura sotto):

• Al centro di un atomo c’è un nucleo composto da due tipi di particelle chiamate protoni e neutroni.
  • I protoni hanno una carica elettrica positiva. Il numero di protoni nel nucleo determina quale elemento è l’atomo.
  • I neutroni hanno circa le dimensioni dei protoni ma non hanno carica.
• Gli elettroni, molto più piccoli dei protoni o dei neutroni, hanno una carica elettrica negativa, si muovono quasi alla velocità della luce e orbitano intorno al nucleo a distanze precise, a seconda della loro energia.

Massa atomica

Perché gli elettroni sono minuscoli rispetto a protoni e neutroni, il numero di protoni più neutroni dà all’atomo la sua massa atomica. Tutti gli atomi di un dato elemento hanno sempre lo stesso numero di protoni, ma possono differire nel numero di neutroni che si trovano nel nucleo.

Ioni

Gli atomi sono stabili quando hanno un livello energetico di elettroni più esterno pieno. Per riempire il suo guscio più esterno, un atomo darà, prenderà o condividerà elettroni. Quando un atomo guadagna o perde elettroni, questo crea uno ione. Gli ioni hanno una carica elettrica positiva o negativa. Qual è la carica di uno ione se l’atomo perde un elettrone? Un atomo con lo stesso numero di protoni ed elettroni non ha una carica complessiva, quindi se un atomo perde l’elettrone carico negativamente, avrà più protoni, quindi una carica positiva. Gli ioni con una carica positiva sono chiamati cationi. Qual è la carica di uno ione se l’atomo guadagna un elettrone? Se l’atomo guadagna un elettrone, ci saranno più elettroni e avrà una carica negativa. Gli anioni sono ioni che hanno una carica negativa.

Molecole

Nella sezione precedente abbiamo detto che molti atomi sono più stabili quando hanno una carica netta: sono più stabili come ioni. Quando un catione si avvicina ad un anione, si legano a causa delle loro diverse cariche nette – le cariche positive attraggono le cariche negative e viceversa. Quando due o più atomi si legano, creano una molecola. Una molecola d’acqua è composta da due atomi di idrogeno (H) e un atomo di ossigeno (O). La massa molecolare è la somma delle masse di tutti gli atomi della molecola. Un insieme di molecole è chiamato un composto.

Sommario

• Un atomo ha elettroni caricati negativamente in orbita attorno al suo nucleo, che è composto da protoni e neutroni caricati positivamente, che non hanno carica.
• Un atomo che guadagna o perde elettroni è uno ione. Gli ioni con carica positiva sono cationi, quelli con carica negativa sono anioni.