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Chimica, atomo e particelle subatomiche
L'atomo può essere definito, in ambito chimico, come la più piccola unità di un elemento che ne conserva l'identità chimica. Non è però un corpo indivisibile, come suggerisce l'origine greca della parola átomos: possiede una struttura interna costituita da particelle subatomiche.
Che cosa troviamo dentro un atomo?
Dove si trovano le sue particelle?
Perché un atomo, pur contenendo particelle cariche, può essere elettricamente neutro?
Queste domande costruiscono le fondamenta per concetti che incontreremo successivamente, come numero atomico, isotopi, ioni, configurazione elettronica, tavola periodica e legami chimici.
Le regioni e le particelle subatomiche dell'atomo.
Protone p+Il protone è una particella dotata di carica elettrica positiva. Si trova nel nucleo e possiede una massa di circa 1,67×10^−27 kg. Il numero dei protoni ha un'importanza particolare perché determina l'identità dell'elemento chimico.Neutrone nIl neutrone si trova anch'esso nel nucleo, possiede una massa simile a quella del protone ma non presenta carica elettrica netta.Elettrone e−L'elettrone possiede carica negativa ed è estremamente più leggero di protoni e neutroni. La massa dell'elettrone è circa 9,1×10^−31 kg.
Osserviamo che se rapportiamo la massa dei protono e neutroni a quella degli elettroni, ossia 1,67×10^−27 / 9,1×10^−31, osserviamo che la massa dell'elettrone è circa 2 mila volte inferiore a quella del protone. Di conseguenza, protoni e neutroni costituiscono quasi tutta la massa dell'atomo, concentrata nel nucleo.
La rappresentazione didattica ed il modello dell'atomo.
In riferimento alle definizione delle particelle subatomiche possiamo rappresentare l'atomo attraverso il seguente modello concettuale semplificato:
Atomo→ Nucleo→ protoni p+→ neutroni n→ Regione elettronica→ elettroni e−
Una rappresentazione didattica dell'atomo prevede un nucleo centrale, costituito da protoni e neutroni, attorno al quale si muovono gli elettroni, rappresentati come particelle più piccole. In questa rappresentazione, gli elettroni sono raffigurati mentre percorrono orbite circolari ben definite, richiamando il modello planetario del Sistema solare.
Se gli elettroni non percorrono realmente orbite come pianeti?
Perché continuiamo a disegnarli in questo modo?
Il processo di comprensione dei sistemi complessi.
Si osservi che la scienza utilizza continuamente modelli degli elementi reali: li costruisce, ne verifica la capacità esplicativa e, quando necessario, li modifica o li sostituisce.
L'atomo permette un collegamento particolarmente interessante tra chimica, fisica, filosofia della scienza e teoria della conoscenza.
La storia dell'atomo costituisce quindi un ottimo esempio di come procede la conoscenza scientifica:
Questa sequenza non appartiene soltanto alla chimica. È riconoscibile nell'ingegneria, nella medicina, nell'intelligenza artificiale e, più in generale, in qualsiasi disciplina nella quale utilizziamo rappresentazioni semplificate per comprendere sistemi complessi. [♾️ AI] [♾️ AI.1.1] [♾️ SZ.3]
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