La magia che sta dietro al legame chimico
Ancora una volta lo studio dellinfinitamente piccolo rapisce la nostra attenzione
di Massimo Teodorani – 14/01/2016
La magia che sta dietro al legame chimico
Estratto dal libro Latomo e le sue particelle di Massimo Teodorani
La magia del legame chimico
Gli atomi sono normalmente elettricamente neutri, e questo avviene quando il numero di protoni eguaglia quello degli elettroni.
Atomi che invece mostrano un deficit o un surplus di elettroni vengono definiti ioni:
ioni carichi positivamente se gli atomi hanno perso uno o più elettroni
ioni carichi negativamente se essi hanno acquistato uno o più elettroni rispetto a quelli che hanno normalmente
E qui subentra proprio la natura del legame chimico, ovvero la capacità degli atomi di unirsi tra
loro per formare le molecole che costituiscono tutti gli oggetti di materia che ci circondano. Ciò
avviene quando gli elettroni che si trovano più lontani dal nucleo, ovvero quelli che si trovano
negli orbitali più esterni, possono essere o letteralmente trasferiti agli atomi più vicini oppure semplicemente condivisi con loro.
Seguendo questo meccanismo gli atomi sono in grado di legarsi tra loro in molecole, le quali possono
essere composte dagli stessi atomi oppure andare a far parte di composti chimici che possiedono proprietà ben precise.
Gli atomi multipli
La maggior parte delle molecole sono costituite da atomi multipli, ad esempio una molecola di acqua è il risultato della combinazione di due atomi di Idrogeno e di uno di Ossigeno.
Un certo numero di molecole come ad esempio certe molecole gassose di elementi che non formano
composti chimici, come lElio sono composte solo di atomi di elementi chimici singoli.
Quanti sono gli atomi?
Tanto per dare unidea dimensionale di quanti siano gli atomi e quindi le molecole da essi formate
che compongono un piccolo oggetto come ad esempio una goccia dacqua, possiamo dire che una sola
goccia dacqua contiene tanti atomi quante sono le gocce dacqua contenute nel Mar Mediterraneo!
Il comportamento chimico degli atomi è dovuto a interazioni che avvengono tra elettroni, la cui
configurazione allinterno degli orbitali che occupano è interamente dettata dalle leggi della
meccanica quantistica. Infatti ciò determina la formazione di strutture a strati con distinti
livelli di energia, di energia tanto più elevata quanto maggiore è la distanza che li separa dal nucleo.
Gli elettroni attivi nel legame chimico tra atomi sono quelli esterni dellatomo stesso: essi
vengono detti elettroni di valenza e sono proprio quelli che hanno la più grande influenza sul comportamento chimico. [
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La formazione di un legame chimico
è causa prima di una forte attrazione tra due atomi
ed è proprio questo che comporta la formazione di molecole,
che sono gli agglomerati legati per eccellenza di atomi.
Perché ha luogo questo scambio armonioso tra le parti della materia?
Perché è lunico modo reciproco per raggiungere assieme delle configurazioni di equilibrio
energetico, il che porta alla stabilità degli atomi e delle molecole che li raccolgono in un tuttuno.
Sicuramente si tratta di un meccanismo armonioso in cui la natura provvede a unire tra loro i
frammenti delluniverso in un quadro il più possibile olistico. Siamo noi umani che frammentiamo la
materia per conoscerne la struttura intima, ma quando la lasciamo stare essa vive in maniera tale che tutte le particelle stiano in eterna simbiosi tra loro.
L’Atomo e le Particelle Elementari – Libro
Massimo Teodorani ci guida nel mondo delle particelle elementari in un viaggio entusiasmante e
avvincente, dove linfinitamente grande e linfinitamente piccolo si intrecciano senza sosta.
Atomi che scambiano energia con la radiazione in un universo quantistico, magici legami chimici,
inquietanti forze nucleari che si liberano all’improvviso, armoniose interazioni tra le particelle
ultime in un universo in continua evoluzione, misteriose trasformazioni di particelle, tutto ciò non
può non stupire e incuriosire chiunque sia affascinato da queste realtà e curioso di conoscere i
meccanismi che regolano e tengono insieme la materia, ma che possono anche disgregarla e trasformarla.
Se un tempo si riteneva che la fisica nucleare fosse una materia complessa, L’Atomo e le particelle
elementari contraddice in pieno questa convinzione, grazie alla raccolta e all’esposizione di tutte le più importanti scoperte sul tema in un modo semplice e alla portata di tutti.
Massimo Teodorani propone le sue ricerche con grande precisione e rigore, mostrando al contempo il
lato misterioso e sorprendente della conoscenza scientifica grazie alla narrazione estremamente coinvolgente.
Indice
Introduzione
1. Storia atomica
Le origini del concetto di atomo
Latomismo indiano
Latomismo greco
La lunga stasi aristotelica
La rinascita dellatomismo in Europa
Gli atomi chimici di Dalton
La nascita della Tavola periodica degli elementi
Riassunto Capitolo 1
Quesiti
2. Fisica atomica
I primi modelli di struttura atomica
Latomo rigido di Thomson e la scoperta dellelettrone
Latomo planetario di Rutherford e la scoperta del protone
Limpatto della teoria quantistica sulla fisica atomica
Latomo quantistico di Bohr e la nascita del modello atomico definitivo La danza elettronica degli orbitali quantistici
La scoperta del neutrone
La natura quantistica del comportamento degli elementi chimici La magia del legame chimico
La Tavola periodica degli elementi chimici rivisitata
Riassunto Capitolo 2
Quesiti
3. Fisica nucleare
I decadimenti e le forze nei nuclei atomici
La scoperta della radioattività
Instabilità degli atomi e decadimento radioattivo
Il decadimento Beta e la scoperta del neutrino
La conversione della massa in energia
La fissione nucleare
La fusione nucleare
La fusione nucleare nel Sole e nelle stelle
Il problema dei neutrini solari
La nucleosintesi degli elementi più pesanti
La fusione fredda: un fenomeno controverso
Riassunto Capitolo 3
Quesiti
4. Fisica particellare
Le particelle e le interazioni fondamentali
Fermioni e bosoni
Le quattro interazioni fondamentali
I raggi cosmici
Come funzionano gli acceleratori di particelle
Lanello mancante della catena: il bosone di Higgs
La materia oscura
La supersimmetria e le superparticelle
La teoria delle superstringhe: verso il campo unificato
Particelle molto esotiche: monopoli magnetici e mini-buchi neri Cosmologia particellare: storia molto breve delluniverso
Riassunto Capitolo 4
Quesiti
5. Riflessioni filosofiche sulluniverso particellare
Riferimenti informativi e bibliografici
Appendice Cronologia delle scoperte atomiche
Note
Massimo Teodorani
L’Atomo e le Particelle Elementari – Libro >> http://goo.gl/ITOHpN
Dalla scienza degli antichi alle superstringhe di oggi – Manuale per studenti e ricercatori http://www.macrolibrarsi.it/libri/__atomo_e_le_particelle_elementari.php?pn=1567
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