Geologia fisica (Italiano)

Tutta la materia, compresi i cristalli minerali, è composta da atomi e tutti gli atomi sono costituiti da tre particelle principali: protoni, neutroni ed elettroni. Come riassunto nella Tabella 2.1, i protoni sono caricati positivamente, i neutroni sono scarichi e gli elettroni sono caricati negativamente. La carica negativa di un elettrone bilancia la carica positiva di un protone. Sia i protoni che i neutroni hanno una massa di 1, mentre gli elettroni non hanno quasi massa.

L’elemento idrogeno ha gli atomi più semplici, ciascuno con un solo protone e un elettrone. Il protone forma il nucleo, mentre l’elettrone orbita attorno ad esso. Tutti gli altri elementi hanno neutroni e protoni nel loro nucleo, come l’elio, che è illustrato nella Figura 2.2. I protoni caricati positivamente tendono a respingersi a vicenda ei neutroni aiutano a tenere insieme il nucleo. Il numero di protoni è il numero atomico e il numero di protoni più neutroni è la massa atomica. Per l’idrogeno, la massa atomica è 1 perché c’è un protone e nessun neutrone. Per l’elio, è 4: due protoni e due neutroni.

Per la maggior parte dei 16 elementi più leggeri (fino all’ossigeno) il numero di neutroni è uguale al numero di protoni. Per la maggior parte degli elementi rimanenti, ci sono più neutroni che protoni, perché sono necessari neutroni extra per tenere insieme il nucleo superando la repulsione reciproca del numero crescente di protoni concentrati in uno spazio molto piccolo. Ad esempio, il silicio ha 14 protoni e 14 neutroni. Il suo numero atomico è 14 e la sua massa atomica è 28. L’isotopo più comune dell’uranio ha 92 protoni e 146 neutroni. Il suo numero atomico è 92 e la sua massa atomica è 238 (92 + 146).

Il punto nel mezzo è il nucleo e la nuvola circostante rappresenta dove potrebbero essere i due elettroni in qualsiasi momento. Più scura è l’ombra, più è probabile che ci sia un elettrone. Un angstrom (Å) è 10-10 m. Un femtometro (fm) è 10-15 m. In altre parole, la nuvola elettronica di un atomo di elio è circa 100.000 volte più grande del suo nucleo.

Gli elettroni che orbitano attorno al nucleo di un atomo sono disposti in gusci, noti anche come “livelli di energia”. Il primo guscio può contenere solo due elettroni, mentre il guscio successivo può contenere fino a otto elettroni. I gusci successivi possono contenere più elettroni, ma il guscio più esterno di ogni atomo non contiene più di otto elettroni. Gli elettroni nel guscio più esterno svolgono un ruolo importante nel legame tra atomi. Gli elementi che hanno un guscio esterno completo sono inerti in quanto non reagiscono con altri elementi per formare composti. Compaiono tutti nella colonna di estrema destra della tavola periodica: elio, neon, argon, ecc. elementi che non hanno un guscio esterno completo, gli elettroni più esterni possono interagire con gli elettroni più esterni degli atomi vicini per creare legami chimici. Le configurazioni del guscio elettronico per 29 dei primi 36 elementi sono elencate nella Tabella 2.2.