TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI

In natura esistono diversi elementi che sono stati classificati per la prima volta, nel 1868, dal russo Dmitrij Ivanovich Mendeleev (1834-1907) in una tabella, in base alle loro configurazioni elettroniche.Attualmente questi vengono rappresentati nella Tavola Periodica degli Elementi secondo il Sistema Periodico degli Elementi. Questa tabella è organizzata in maniera tale che in ogni riga, denominata periodo, compaiono gli elementi caratterizzati dello stesso Numero Quantico Principale (n) (Il numero quantico principale, indicato con la lettera n, nel modello atomico di Bohr determina il raggio medio qudell'orbita delll'elettrone: ciò è connesso con la quantizzazione dell'energia. Nel modello quantomeccanico, n determina la distanza media dal nucleo degli elettroni e la maggior parte della loro energia. Orbitali con lo stesso numero quantico principale costituiscono un livello energetico.) e in ogni colonna, chiamata gruppo, da una configurazione elettronica simile (esprime la distribuzione dei suoi elettroni nei livelli energetici al suo stato fondamentale). L'atomo non è altro che una struttura di energia che ponendosi in una gerarchia di particelle assume una forma che è possibile analizzare anche dal punto di vista chimico. Le reazioni chimiche sono generalmente dovute alla forza elettromagnetica che un atomo manifesta attraverso la sua carica positiva o negativa o attraverso altre combinazioni che ora non vi sto a spiegare. L'atomo si divide in un nucleo centrale costituito da protoni (carica positiva) e neutroni (carica neutra), viene naturale pensare che i protoni del nucleo debbano respingersi fra loro (cariche dello stesso segno si respingono, cariche di segno opposto si attraggono), ma la forza elettromagnetica viene vinta dalla forza nucleare forte che ha un raggio d'azione molto limitato. E' per questo che più un atomo è pesante (ossia costituito da più protoni e neutroni) più è instabile (radioattivo) come il caso del famosissimo Uranio usato per la fissione nucleare, quando un atomo è troppo voluminoso la forza forte che ha un piccolo raggio d'azione non riesce ha tenerlo unito per molto tempo. Attorno al nucleo "orbitano" gli elettroni (carica negativa) che salvo condizioni particolari sono dello stesso numero dei protoni, ogni elettrone si trova ad una certa distanza dal nucleo che dipende dalla sua energia cinetica (livello energetico) ossia più un elettrone è veloce più riesce a stare lontano dai protoni (similmente a un satellite attorno a un pianeta -esempio da prendere con le molle-). Ecco che abbiamo costruito un atomo, ma la gerarchia di particelle non è certo finita. Una breve parentesi per stupirvi ma su cui dovrete tornare dopo un bel po' di studio, quindi se non capite non preoccupatevi (un neutrone equivale a un protone più un elettrone, un protone equivale a un neutrone più un positrone, un elettrone invece è già una particella che si può considerare elementare). Comunque ora ve la faccio molto più semplice, generalizzando parecchio possiamo trovare due classi di particelle elementari, queste sono i leptoni (le più leggere come gli elettroni) e i quark (i più pesanti che raggruppati formano neutroni e protoni). Allora un elettrone è semplicemente un leptone, un protone è costituito da due quark up e un quark down (sottogruppi della famiglia dei quark) mentre un neutrone è costituito da due quark down e un quark up. Ora non saprete tutto, ma almeno sapete abbastanza. L'atomo è l'unità fondamentale, costitutiva della materia. Se potessimo scindere indefinitamente un solido la nostra operazione avrebbe termine quando troviamo l'unità atomica che non può essere ulteriormente scissa. Per approfondire questa definizione bisogna conoscere la sua struttura. Esso è formato da tre tipi di particelle: protoni (carica positiva), neutroni (carica neutra) ed elettroni (carica negativa). La geometria dell'atomo determina la distribuzione di queste particelle all'interno di esso. Oggi esistono diverse teorie che tentano di rendere ragione della costituzione dell'atomo, ma tutte pongono al centro di esso il nucleo. Composto esclusivamente di protoni e neutroni, è circondato da una nube di elettroni. Si chiama "nube" perché gli elettroni si muovono su orbite (precisamente, orbitali o shell) rigidamente prestabilite e fisse. Se prendessimo una foto di questa zona non vedremmo nulla di definito, ma solo una vaga nebbia determinata dal moto degli elettroni in queste orbite. Ogni atomo possiede un numero atomico (N) determinato dal numero di protoni e neutroni (entrambe le quantità sono uguali) ed una massa atomica (A) derivante dalla somma di 'N' più il numero degli elettroni; solitamente A ~ N x 2. Tramite degli esperimenti ci si è accorti che ogni atomo è formato da diversi isotopi, cioè atomi dello stesso elemento con massa atomica diversa (maggiore o minore) dell'elemento principale. Se la definizione non è eccessivamente chiara vediamo di spiegarla tramite un esempio. Prendiamo l'atomo di rame (simbolo 'Cu'): esso ha numero atomico N=29 e massa atomica A=63. Quest'ultima quantità deriva dalla media di due isotopi che intervengono in misura diversa a formare l'atomo principale. Per essere precisi gli isotopi sono due: uno con A=63 e l'altro con A=65 ; il primo interviene in misura del 69,1 % e l'altro in misura del 30,9%. Esistono tuttavia casi più complessi di questo, ad esempio per l'atomo del gas nobile xeno (simbolo 'Xe') che vanta ben nove isotopi, alcuni dei quali intervengono in misura dello 0,09%. Gli atomi che hanno massa atomica maggiore di quella dell'elemento base tendono generalmente ad essere radioattivi, cioè emettono delle particelle fino a quando non diventano stabili. Questa è anche una particolarità di elementi particolarmente "pesanti", quali l'uranio e il plutonio, che per diventare stabili decadono fino a diventare atomi di piombo. Si chiamano nuclìdi (sing.: nuclìde) quei particolari isotopi radioattivi. La radioattività consiste, come già accennato, nell'emissione di particelle denominate alfa o beta. La radioattività consiste, come già accennato, nell'emissione di particelle denominate alfa o beta. Il primo tipo consiste di due protoni e due neutroni, quindi l'atomo che emette una particella del genere perde massa in ugual misura. Le particelle beta sono elettroni ed anche in questo caso la massa atomica diminuisce di tale quantità. Esiste anche un terzo tipo denominato gamma, ma si tratta di radiazione elettromagnetica ad alta energia.

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