La Chimica
#chimica, #atomo #protoni #neutroni #elettroni
§1. Atomo e particelle
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. [2][3]
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. [4][5]Neutrone nIl neutrone si trova anch'esso nel nucleo, possiede una massa simile a quella del protone ma non presenta carica elettrica netta. [4][5]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. [5]
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]
🔍 Approfondimenti consigliati:
Di seguito trovi una selezione di riferimenti bibliografici (📖), risorse disponibili sul Web (🌐) e contenuti della piattaforma TILLL (♾️), scelti per approfondire gli argomenti trattati e ampliare le tue conoscenze.
- [♾️ AI] TILLL — 🧠 Come delegare alle macchine compiti che gli umani riescono a svolgere grazie alla loro intelligenza; 👉https://tateoblog.blogspot.com/p/artificial-intelligence.html; Da sempre l’uomo tenta di superare i propri limiti affidando alle macchine compiti sempre più complessi. Questa spinta ha portato alla nascita dell’Intelligenza Artificiale, una tecnologia che imita i meccanismi del pensiero umano e i processi naturali di adattamento.
- [♾️ AI.1.1] TILLL — 🧠 Complicato vs. Complesso; 👉https://tateoblog.blogspot.com/p/ai.html; La differenza fondamentale tra problemi "complicati" e problemi "complessi". La differenza di approccio per la loro analisi e risoluzione.
- [1] 🌐 Treccani — La struttura dell'atomo - Parte I; 👉 https://static.treccani.it/export/sites/default/Portale/resources/multimedia/Lezioni_di_Scienze/struttura_atomo_1/Lezione_Struttura_Atomo_1.pdf, particolarmente interessante per il collegamento storico con Democrito e la nascita del concetto di atomo.
- [2] 🌐 Treccani - Enciclopedia dei ragazzi — Atomo; 👉 https://www.treccani.it/enciclopedia/atomo_%28Enciclopedia-dei-ragazzi%29/, introduzione accessibile al concetto di atomo, nucleo, protoni ed elettroni.
- [3] 🌐 Treccani - Enciclopedia — Atomo; 👉 https://www.treccani.it/enciclopedia/atomo/, approfondimento storico e scientifico sull'evoluzione del concetto e dei modelli atomici.
- [4] 🌐 Chimica-online — Struttura dell'atomo o struttura atomica; 👉 https://www.chimica-online.it/download/struttura-atomica.htm, utile per struttura atomica, Z, A, neutralità e primi esercizi.
- [5] 🌐 Chimica-online — Protoni elettroni neutroni; 👉 https://www.chimica-online.it/download/protoni-elettroni-neutroni.htm, scheda sintetica sulle proprietà fondamentali delle tre particelle.
- [6] 🌐 Zanichelli online per la scuola — Le particelle dell'atomo; 👉 https://online.scuola.zanichelli.it/concettimodelliblu-files/presentazioni/pdf/Valitutti_concettiblu_atomo_cap7.pdf, materiale didattico su natura elettrica della materia, particelle fondamentali, Rutherford e numero atomico.
- [7] 🌐 Chemistry LibreTexts — Atoms, Molecules, and Ions; 👉 https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map:Chemistry-The_Central_Science%28Brown_et_al.%29/02:_Atoms_Molecules_and_Ions, approfondimento in inglese su struttura atomica, numero atomico, isotopi e massa atomica.
- [8] 📖 Giuseppe Valitutti, Marco Falasca, Patrizia Amadio — Chimica: molecole in movimento, seconda edizione — Zanichelli — 2ª ed.; Paragrafi consigliati: Capitolo 7, Le particelle dell'atomo, in particolare particelle fondamentali, scoperta dell'elettrone, Rutherford e numero atomico; Lingua: Italiano. I temi del capitolo sono coerenti con il materiale didattico Zanichelli dedicato alle particelle dell'atomo.
- [9] 📖 Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay Jr., Bruce E. Bursten, Catherine J. Murphy, Patrick M. Woodward, Matthew W. Stoltzfus — Chemistry: The Central Science — Pearson — 15th Edition; Paragrafi consigliati: Chapter 2, Atoms, Molecules, and Ions, soprattutto 2.2 The Discovery of Atomic Structure, 2.3 The Modern View of Atomic Structure e 2.4 Atomic Mass; Lingua: Inglese. Pearson conferma il Chapter 2 come Atoms, Molecules, and Ions.
§2. Numero atomico Z e numero di massa A
♾️ 🏠 Home > 🎓 Learning > ⚗️ CHIMICA > ⚛️ Atomo > Z,A 👈 Sei qui
Identificare un elemento attraverso la struttura del suo atomo. La materia è costituita da atomi, ma non tutti gli atomi sono uguali.
Per comprendere le proprietà degli elementi chimici e il loro comportamento nelle trasformazioni chimiche è necessario conoscere la struttura dell'atomo e, in particolare, la composizione del suo nucleo.
La distinzione tra un elemento chimico e un altro dipende dal numero di protoni presenti nel nucleo: questa caratteristica costituisce la sua identità fondamentale.
Il numero di neutroni, invece, può variare anche all'interno dello stesso elemento, dando origine a differenti isotopi.
- il numero atomico, indicato con Z,
- il numero di massa, indicato con A.
- o -
Per descrivere la struttura nucleare di un atomo occorre distinguere tre particelle fondamentali:
- Protone (p): particella dotata di carica elettrica positiva, presente nel nucleo.
- Neutrone (n): particella elettricamente neutra, anch'essa presente nel nucleo.
- Elettrone (e⁻): particella dotata di carica elettrica negativa, che occupa la regione esterna al nucleo.
1. Numero atomico (Z)
Il numero atomico Z corrisponde al numero di protoni presenti nel nucleo:Z=pIl numero atomico identifica univocamente l'elemento chimico. Tutti gli atomi di uno stesso elemento chimico possiedono infatti lo stesso numero di protoni.In un atomo elettricamente neutro, il numero degli elettroni è uguale a quello dei protoni:e⁻ = p = ZQuesta uguaglianza non vale necessariamente per gli ioni, nei quali il numero degli elettroni è diverso da quello dei protoni [1][2].
2. Numero di massa (A)
Il numero di massa A rappresenta il numero complessivo di nucleoni presenti nel nucleo, ossia la somma dei protoni e dei neutroni:A = p + n
Conoscendo il numero atomico e il numero di massa è quindi possibile ricavare il numero dei neutroni n:n = A - Z
Il numero di massa è sempre un numero intero e non deve essere confuso con la massa atomica relativa riportata nella tavola periodica, che tiene conto della composizione isotopica naturale dell'elemento [1][3].
Un atomo viene rappresentato mediante il simbolo chimico dell'elemento, accompagnato dai due numeri caratteristici:
AXZ
Dove:
- - X è il simbolo chimico dell'elemento;
- - A è il numero di massa, riportato in alto a sinistra;
- - Z è il numero atomico, riportato in basso a sinistra.
Questa notazione permette di ricavare immediatamente la composizione del nucleo e, nel caso di un atomo neutro, anche il numero degli elettroni [1][3].
Consideriamo l'atomo di sodio, il cui simbolo chimico è Na. Nella rappresentazione:
23Na11
- Numero atomico: Z=11.
- Numero di massa: A=23.
- 11 Protoni, Carica positiva
- 12 Neutroni, Carica neutra
- 11 Elettroni, Carica negativa
Verifica:
- Numero atomico: Z=11
- Numero di massa: A=11+12=23
- Carica elettrica complessiva: 11(+1) + 11(-1) =0 ==> Atomo elettricamente neutro
🔍 Approfondimenti consigliati:
Di seguito trovi una selezione di riferimenti bibliografici (📖), risorse disponibili sul Web (🌐) e contenuti della piattaforma TILLL (♾️), scelti per approfondire gli argomenti trattati e ampliare le tue conoscenze.
- [1] 📖 Giuseppe Valitutti, Marco Falasca, Patrizia Amadio — Chimica: molecole in movimento — Zanichelli — 2ª ed.; Paragrafi consigliati: Capitolo 7, Le particelle dell'atomo, in particolare particelle fondamentali, scoperta dell'elettrone, Rutherford e numero atomico.
- [2] 🌐 INFN – Scienza per tutti — La tavola periodica; 👉 https://scienzapertutti.infn.it/1-la-tavola-periodica.
- [3] 🌐 Università degli Studi di Bari Aldo Moro — La struttura dell'atomo; 👉 https://www.uniba.it/it/ricerca/dipartimenti/disaat/didattica/off/19-20/sta/programmi-insegnamenti/materiale-didattico/chimica-generale/struttura-dellatomo.pdf — Materiale didattico universitario con approfondimenti storici su Thomson, Rutherford, Moseley e Chadwick, oltre alla definizione di numero atomico e numero di massa.
- [4] 🌐 Treccani — Isotopi; 👉 https://www.treccani.it/enciclopedia/isotopi/ — Approfondimento scientifico sulle caratteristiche degli isotopi e sulle differenze tra gli atomi di uno stesso elemento.
- [7] 🌐 INFN – Laboratori Nazionali del Gran Sasso — Radioattività: atomi, elementi chimici e isotopi; 👉 https://www.lngs.infn.it/it/radioattivita
♻️ v.1 -- 10/11/2026
§3. Ioni: cationi e anioni
#ioni #cationi #anioni #legameIonico #NaCl #sale #elettroni #caricaelettrica
Che cosa succede se protoni ed elettroni non sono più nello stesso numero?
Quando un atomo diventa elettricamente carico?
Un atomo, quando possiede lo stesso numero di protoni ed elettroni, è elettricamente neutro. Ma questa condizione può cambiare: che cosa accade, ad esempio, quando alcuni elettroni vengono trasferiti da un atomo a un altro? La risposta permette di comprendere come si formano gli ioni, particelle fondamentali per spiegare la struttura e le proprietà di moltissime sostanze. Il fenomeno è particolarmente interessante perché non richiede modifiche al nucleo atomico: il numero di protoni rimane invariato e l'elemento conserva la propria identità chimica. Cambia invece il bilancio delle cariche elettriche, aprendo la strada alla formazione di nuove specie chimiche e di legami tra atomi. [1][2]
Il trasferimento degli elettroni
La formazione degli ioni avviene attraverso la perdita o l'acquisto di uno o più elettroni. Quando un atomo perde elettroni, le cariche positive dei protoni diventano prevalenti e si forma un catione; quando acquista elettroni, prevalgono invece le cariche negative e si forma un anione. Consideriamo due esempi:
Sodio: Na → Na⁺ + e⁻ (perdita di un elettrone).
Cloro: Cl + e⁻ → Cl⁻ (acquisto di un elettrone).
La carica dello ione dipende dal numero di elettroni trasferiti: Ca²⁺ ha perso due elettroni, mentre O²⁻ ne ha acquistati due. Il segno e il valore numerico riportati in alto a destra del simbolo chimico indicano quindi la carica elettrica dello ione. [1][2][3]
Dagli ioni ai composti ionici: il cloruro di sodio
Il trasferimento di elettroni può portare alla formazione di sostanze costituite da cationi e anioni. Un esempio quotidiano è il cloruro di sodio (NaCl), il comune sale da cucina. Durante la sua formazione, il sodio cede un elettrone al cloro, generando gli ioni Na⁺ e Cl⁻. Le cariche opposte determinano un'attrazione elettrostatica che prende il nome di legame ionico. Allo stato solido, questi ioni non formano singole molecole, ma si organizzano in una struttura tridimensionale ordinata, chiamata reticolo cristallino. La formula NaCl indica il rapporto 1:1 tra gli ioni positivi e negativi, necessario per garantire la neutralità elettrica del composto. [2][3]
Note interdisciplinari
Gli ioni non sono importanti soltanto per comprendere la struttura dei composti chimici.
- In fisica, il movimento degli ioni costituisce un meccanismo di conduzione della corrente elettrica nei liquidi e nelle soluzioni elettrolitiche.
- In biologia, gli ioni sodio, potassio e calcio partecipano alla trasmissione degli impulsi nervosi e alla contrazione muscolare.
- In ingegneria, il movimento degli ioni è alla base del funzionamento delle batterie e di numerosi processi elettrochimici.
🔍 Approfondimenti consigliati
[1] 📖 Giuseppe Valitutti, Marco Falasca, Patrizia Amadio — Chimica: molecole in movimento — Zanichelli — 2ª ed.; Paragrafi consigliati: Capitolo 5, Rappresentare le reazioni chimiche, Par. 2, Le particelle elementari, p. 108; argomenti: molecole e ioni.
[2] 🌐 Università degli Studi di Firenze — Compendio di Chimica, Il legame ionico; 👉 https://www.unifi.it/sites/default/files/2024-07/compendio_chimica.pdf — Materiale universitario che descrive il trasferimento degli elettroni, la formazione di cationi e anioni e l'attrazione elettrostatica.
[3] 🌐 Università degli Studi di Bari Aldo Moro — Il legame ionico; 👉 https://www.uniba.it/it/ricerca/dipartimenti/dipmedveterinaria/didattica-1/precorsi/2024-2025/materiale-didattico-chimica.pdf — Approfondimento sui meccanismi di formazione dei composti ionici e sulle proprietà del legame.
[4] 🌐 California Institute of Technology — Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands — The Feynman Lectures on Physics, Volume I, Chapter 1: Atoms in Motion; 👉 https://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_01.html — Riflessione sul significato dell'ipotesi atomica e sul ruolo degli atomi nella comprensione della natura.
[5] 📖 Ralph H. Petrucci, F. Geoffrey Herring, Jeffry D. Madura, Carey Bissonnette — Chimica generale. Principi ed applicazioni moderne — Piccin-Nuova Libraria — 5ª edizione italiana, 2025; Paragrafi consigliati: struttura atomica, formazione dei composti chimici e legame chimico ionico; Lingua: Italiano.
[6] 📖 Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay Jr., Bruce E. Bursten, Catherine J. Murphy, Patrick M. Woodward, Matthew W. Stoltzfus — Chemistry: The Central Science — Pearson — 15th ed.; Paragrafi consigliati: Chapter 2, Atoms, Molecules, and Ions, in particolare §2.7, Ions and Ionic Compounds; Chapter 8, Basic Concepts of Chemical Bonding; Lingua: Inglese.
♻️ v.1 -- 11/11/2026
§4. Isotopi
- Sodio-23: 11 protoni e 12 neutroni.
- Sodio-24: 11 protoni e 13 neutroni.
Un aspetto particolarmente interessante è il passaggio dalla descrizione microscopica dell'atomo alle applicazioni macroscopiche: conoscere la composizione del nucleo permette di comprendere fenomeni quali la radioattività, il decadimento nucleare e alcune tecniche diagnostiche [2][3][4].
🔍 Approfondimenti consigliati:
Di seguito trovi una selezione di riferimenti bibliografici (📖), risorse disponibili sul Web (🌐) e contenuti della piattaforma TILLL (♾️), scelti per approfondire gli argomenti trattati e ampliare le tue conoscenze.
- [1] 📖 Giuseppe Valitutti, Marco Falasca, Patrizia Amadio — Chimica: molecole in movimento — Zanichelli — 2ª ed.; Paragrafi consigliati: Capitolo 7, Le particelle dell'atomo, in particolare particelle fondamentali, scoperta dell'elettrone, Rutherford e numero atomico.
- [2] 🌐 INFN – Scienza per tutti — La tavola periodica; 👉 https://scienzapertutti.infn.it/1-la-tavola-periodica.
- [3] 🌐 Università degli Studi di Bari Aldo Moro — La struttura dell'atomo; 👉 https://www.uniba.it/it/ricerca/dipartimenti/disaat/didattica/off/19-20/sta/programmi-insegnamenti/materiale-didattico/chimica-generale/struttura-dellatomo.pdf — Materiale didattico universitario con approfondimenti storici su Thomson, Rutherford, Moseley e Chadwick, oltre alla definizione di numero atomico e numero di massa.
- [4] 🌐 Treccani — Isotopi; 👉 https://www.treccani.it/enciclopedia/isotopi/ — Approfondimento scientifico sulle caratteristiche degli isotopi e sulle differenze tra gli atomi di uno stesso elemento.
♻️ v.1 -- 10/11/2026
§5. Massa atomica e media ponderata
Prossimamente.§6. Formula chimica e indice
Prossimamente.
§7. Massa molecolare relativa
Prossimamente.
§8. Indice e coefficiente
Prossimamente.
§9. Le reazioni chimiche
Prossimamente.
§10. Bilanciamento delle equazioni chimiche
Prossimamente.
_______________________________________________________
Questo contenuto fa parte del progetto ♾️ Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning Lab (♾️ TILLL), dedicato all'apprendimento continuo, all'interdisciplinarità e alla condivisione della conoscenza.
♻️ v.4 -- 12/11/2026
prima pubblicazione 09/11/2026
© 2026 Giovanni Battista Tateo | ♾️ TILLL









Nessun commento:
Posta un commento