L'àtom

L’àtom és la unitat fonamental de la matèria, tant dels éssers vius com dels inerts. Encara que aquesta paraula vol dir indivisible. És la partícula més menuda en què un element pot ser dividit sense perdre les seues propietats químiques, però sí que es pot dividir en moltes altres partícules més menudes anomenades partícules subatòmiques, les principals són els electrons, els protons i els neutrons. Les relacions que s’estableixen entre aquestes partícules que formen els àtoms és el que diferència uns àtoms d’altres.

L’àtom és un cos esfèric, rígid i actiu. El que caracteritza a un element és el nombre atòmic, que és el nombre de protons que tenen els àtoms d'aquest element. Cada àtom està format per un nucli, molt xicotet (compost per protons i neutrons, quasi sempre en la mateixa quantitat) on es troba la major part de la massa d’aquest; i per l’escorça electrònica, formada per un o més electrons.

Respecte a la grandària, aquests tenen una mida molt menuda. Es mesura en “Angstrom” i equival a 10-10 m (0,00000001 m). L’àtom més lleuger que es coneix és l’àtom d’hidrogen, amb un diàmetre de 10-10m (0,0000000001 m) i una massa de 1,7 x 10-27 kg. La partícula més gran que el forma és el neutró, i la més menuda l’electró.

Respecte al pes, la partícula més pesada és també el neutró, que té una massa de 1,6749•10-27 Kg, molt pareguda a la del protó que és de 1,6726•10-27; i la menys pesada és l’electró, que quasi no pesa res, el seu pes és de 9,1•10-31. Els protons pesen unes 1.836 vegades més que els electrons.

Respecte a la càrrega, els protons tenen càrrega elèctrica positiva, els electrons negativa, mentre que els neutrons són els únics elements que no tenen càrrega elèctrica perquè estan formats per protons i electrons (pel que es neutralitza la càrrega). Per tant, direm que, un àtom és neutre elèctricament si està format pel mateix nombre de protons que d’electrons. Però un àtom pot guanyar o perdre electrons sense modificar la seua identitat química, transformant-se en un ió, que és una partícula en una càrrega diferent de zero. Si un àtom té més o menys electrons que protons, direm que té una càrrega negativa o positiva respectivament.

El nucli de l’àtom està format per protons i neutrons. Els neutrons són els únics elements que no tenen càrrega elèctrica i pesen més o menys igual que els protons. Quan es troben lliures, sense pertànyer al nucli d’un àtom, es desintegren en un protó, un electró i un neutrino. Els protons i els neutrons estan agrupats al centre de l’àtom i formen el nucli d’aquest, mentre que els electrons estan orbitant al voltant del nucli de l’àtom. A diferència dels neutrons, aquests són estables també fora del nucli de l’àtom.

L’escorça de l’àtom està formada per electrons, aquests es troben al voltant del nucli. La quantitat d’electrons d’un àtom en estat basal és igual a la quantitat de protons que conté el nucli, és a dir, el nombre atòmic. Pel que un àtom en aquestes condicions tindrà una càrrega elèctrica neutra.

Hi ha diferents models que expliquen com estan formats els àtoms, centrant-nos en el model de Bohr-Rutherford direm que l’àtom està format per un nucli central format per protons (amb càrrega positiva) i pels electrons, que giren al voltant del nucli en forma circular, descrivint unes òrbites que s’anomenen capes d’energia (una capa no és una òrbita), que va nomenar amb una lletra majúscula (K, L, M, N O, ...). Un àtom pot tindre vàries capes d’energia (unes dins d’unes altres) i cada una tindrà un cert nombre d’electrons, que poden canviar de capa a mesura que absorbeixen o perden energia (com més s’allunyen del nucli més energia perden).

Cada capa d’energia pot contenir un nombre màxim d’electrons i està associada amb un particular rang d’energia en funció de la distància que es troba del nucli. En un àtom estable, perquè cada capa puga contenir electrons, les capes anteriors (interiors) han d’estar completament ocupades. Els electrons es col·loquen de la capa més propera al nucli cap arrere i fins que una no està saturada, no es col·loquen en la següent. Els electrons de la capa més externa poblada, anomenada capa de valència, determina les propietats químiques de l’àtom i és l’única que pot estar parcialment buida. La quantitat total de capes dependrà del nombre total d’electrons.

El nombre màxim d’electrons que permet cada capa es bassa en la fórmula 2n2, en la que “n” és el nombre de capa. Per tant, un àtom d’hidrogen que té 1 electró sols tindrà una capa, la K, parcialment plena (el màxim en aquesta són 2), un àtom d’heli que té 2 electrons tindrà també només 1 capa, la K, i estarà plena. En el cas del Liti que té 3 electrons, tindrà la capa K saturada i la L amb 1 electró. En aquesta imatge observem exemples d'altres elements.