Struttura atomica della materia
L'atomo
modificaGli atomi sono le particelle che compongono la materia.
Gli atomi sono costituiti a loro volta da tre tipi di particelle più piccole: i protoni, i neutroni e gli elettroni.
L'atomo consiste in un nucleo fatto di protoni e neutroni, circondato da un involucro di elettroni.
La carica delle particelle
modificaI protoni e gli elettroni possiedono una proprietà elettrica chiamata carica. La carica è una grandezza fisica che può avere segno più o meno: le cariche dello stesso segno si respingono, mentre le cariche di segno diverso si attraggono.
Un protone ed un elettrone hanno carica uguale, ma di segno opposto: per convenzione la carica dei protoni è positiva mentre quella degli elettroni è negativa.
I neutroni hanno carica neutra, cioè pari a zero.
| atomo | ||
| nucleo | involucro | |
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protoni + carica positiva |
neutroni 0 carica neutra |
elettroni - carica negativa |
In un atomo neutro il numero di elettroni è uguale al numero di protoni.
Gli atomi con numero di elettroni diverso dal numero di protoni sono detti ioni.
L'involucro di elettroni
modificaGruppi di più elettroni circondano il nucleo in spazi detti orbitali. Gli orbitali atomici vengono spesso paragonati alle orbite dei corpi celesti o a gusci concentrici: in realtà un orbitale è il luogo fisico intorno al nucleo nel quale è più probabile che si trovi un certo elettrone (modello atomico di Bohr).
Il numero massimo di elettroni nell'n-esimo orbitale è di 2n² (2, 8, 18, …).
Gli elettroni dell'orbitale più esterno sono detti elettroni di valenza 
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Le proprietà chimiche ed elettriche di un atomo sono determinate dalla struttura dell'involucro di elettroni.
La maggior parte dei materiali è costituita da più atomi legati insieme a formare composti (H2O, NaCl, …).
I legami fra gli atomi sono causati dalle interazioni fra i loro elettroni più esterni.
Il tipo dei legami determina, tra l'altro, le proprietà elettriche di un materiale.
Alcuni tipi di legami fra atomi
modificaIl legame ionico
modificaNel legame ionico gli atomi si combinano in modo da raggiungere una configurazione elettronica particolarmente vantaggiosa, secondo lo schema seguente (gas nobile):
- 2 elettroni nell'orbitale più interno
- 8 elttroni negli altri orbitali
| Esempio: sale da cucina |
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| Il sodio (Na) cede un elettrone di valenza al cloro (Cl) perché la configurazione raggiunta in questo modo è più vantaggiosa. Lo ione positivo di sodio (Na+) e lo ione negativo di cloro (Cl-) rimangono legati da forze elettriche. |
Il legame ionico lega gli atomi in modo molto forte. Questo comporta:
- punto di fusione alto
- conduttività bassa
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Il legame metallico
modificaNel legame metallico gli atomi rilasciano elettroni di valenza diventando così ioni positivi.
Gli ioni di metallo si dispongono ordinatamente a formare un reticolo cristallino.
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All'interno del reticolo cristallino metallico gli elettroni ● si muovono quasi liberamente in modo caotico (si parla perciò di gas di elettroni o nuvola di elettroni).
Il libero movimento degli elettroni spiega la buona conduttività dei metalli.
L'azione neutralizzante degli elettroni negativi mantiene uniti gli ioni di metallo positivi 
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