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Unità 9
L’elettricità
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il numero atomico e il numero di massa
Il numero di protoni presenti nel nucleo dell’atomo di un elemento viene
definito
numero atomico
e indicato con la lettera
Z
. In condizioni normali esso
è anche il numero degli elettroni orbitanti. Poiché gli atomi di tutti gli elementi
sono formati dalle stesse particelle, ciò che rende diverso, ad esempio, un atomo
di ossigeno da un atomo di ferro è proprio il numero atomico, perché è da esso
che dipendono le proprietà chimiche degli elementi. Nella tavola periodica di
Mendeleev gli elementi sono ordinati secondo il numero atomico crescente.
Si definisce
numero di massa
di un elemento, indicato con la lettera
A
, la
somma del numero
Z
dei protoni e del numero
N
dei neutroni presenti nel
nucleo del suo atomo. Cioè:
A
=
Z
+
N
. I numeri
Z
e
A
sono indicati alla sinistra
del simbolo chimico dell’elemento: il primo in basso e il secondo in alto. Per
esempio l’ossigeno, il cui simbolo chimico è O, è indicato nel modo seguente:
16
8
O
in quanto nel nucleo del suo atomo vi sono 8 protoni e 8 neutroni.
6
La carica elettrica è una grandezza quantizzata
La più piccola carica elettrica che fino a ora sia stata isolata, la cosiddetta
carica elementare
, è quella di cui sono portatori i protoni e (in valore
assoluto) gli elettroni. Il suo valore è il seguente:
e
=
1,60
10
-
19
C. La lettera
C indica l’unità di misura della carica elettrica nel SI, il
coulomb
, che verrà
definita nella prossima unità.
Il numero delle particelle contenute nel nucleo di un atomo viene alterato con
processi spontanei nelle sostanze radioattive, oppure artificialmente nei reattori
nucleari, con processi che richiedono enormi energie. Il numero degli elettroni,
invece, può essere modificato nelle reazioni chimiche e in molti fenomeni
fisici facilmente realizzabili. Ogni volta che un atomo
perde
uno o più elettroni
assume una carica positiva, divenendo così uno
ione positivo
; se
acquista
uno o
più elettroni assume una carica negativa e diviene uno
ione negativo
(
figura 24
).
In ogni caso il valore della carica
Q
di uno ione è sempre un multiplo della
carica elementare, per cui risulta che:
Q
=
ne
dove
n
è un numero intero. Questo è il motivo per cui si afferma che
la
carica elettrica è una grandezza quantizzata
.
7
il principio di conservazione della carica elettrica
Un’altra importante proprietà della carica elettrica è che
essa si conserva
.
Quando, ad esempio, una verga di vetro viene strofinata con della seta, la
verga si elettrizza positivamente e la seta negativamente. In questo processo,
però, le cariche elettriche non vengono create. I due corpi si elettrizzano
di segno opposto semplicemente perché delle cariche elettriche negative
(gli elettroni) vengono trasferite dal vetro alla seta (
figura 25
). Ma se
n
è il
numero di elettroni trasferiti, la carica positiva del vetro è
+
ne
, mentre la
carica negativa della seta è
-
ne
. La somma algebrica di queste cariche dopo
lo strofinio è nulla, come prima dello strofinio.
figura 24
Un atomo
è elettricamente neutro;
se perde elettroni diviene
uno ione positivo, se ne acquista
diviene uno ione negativo.
+
+
+ +
+
+
+ +
atomo neutro
ione positivo
+
+
+ +
ione negativo
– –
– –
–
–
–
–
–
–
– –
+
+
+ +
+
+
+ +
atomo neutro
ione positivo
+
+
+ +
ione negativo
– –
– –
–
–
–
–
–
–
– –
+
+
+ +
+
+
+ +
atomo neutro
ione positivo
+
+ +
ione negativo
– –
– –
–
–
–
–
–
–
– –
vetro
straccio di seta
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
– –
–
–
–
figura 25
La carica elettrica si
conserva nelle trasformazioni
fisiche.
Rispondi tu
1.
Che valore ha la carica
elettrica del protone?
E del neutrone?
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