L’ATOMO (SCIENZE)

L'atomo è la più piccola parte di un elemento chimico che conserva le proprietà chimiche dell'elemento stesso. L'atomo è una struttura nella quale è normalmente organizzata la materia nel mondo fisico o in natura. Più atomi formano le molecole, mentre gli atomi sono a loro volta formati da costituenti subatomici quali protoni, neutroni ed elettroni.

Il NOME L’ atomo era così chiamato perché inizialmente considerato l'unità più piccola ed indivisibile della materia .Verso la fine dell'Ottocento (con la scoperta dell'elettrone da parte di J.J. Thomson nel 1897) fu dimostrato che l'atomo era in realtà divisibile, essendo a sua volta composto da particelle più piccole, alle quali si riferisce con il termine di "particelle subatomiche”

LA TEORIA ATOMICA: LA COMPOSIZIONE DELL’ATOMO.

La teoria atomica si applica agli stati della materia

solido, liquido e gassoso. L'atomo è composto principalmente da tre tipologie

di particelle subatomiche (cioè di dimensioni minori dell'atomo): i protoni, i neutroni e gli elettroni.

In particolare: Ò  i protoni (carichi positivamente) e i neutroni (privi

di carica) formano il "nucleo" (carico positivamente); protoni e neutroni sono detti quindi "nucleoni"

Ò  gli elettroni (carichi negativamente) ruotano attorno al nucleo senza seguire un'orbita precisa (l'elettrone si dice quindi "delocalizzato"), rimanendo confinati all'interno degli orbitali (o "livelli energetici").

Normalmente il numero dei protoni è uguale al numero degli elettroni e perciò l'atomo risulta neutro.

La teoria atomica è la teoria fisica secondo la quale tutta la materia è costituita da unità elementari chiamati atomi.

L’ATOMO VISTO IN SEZIONE

Gli elettroni, negli atomi, sono legati al nucleo dall’attrazione elettrostatica che si instaura tra cariche positive (protoni) e negative (elettroni). Gli elettroni si trovano all’esterno del nucleo disposti su livelli di energia, detti anche orbitali, strati o gusci elettronici, numerati da quello più vicino al nucleo a quello più lontano e definiti con il simbolo n, che va da 1 a 7 e viene detto numero quantico principale. Ogni livello è diviso in sottolivelli: il primo livello ha un solo sottolivello, il secondo due, il terzo tre e così via.

L’ENERGIA NUCLEARE

L'energia nucleare è una forma di energia che deriva da profonde modificazioni della struttura stessa della materia. L'energia nucleare, insieme alle fonti rinnovabili e le fonti fossili, è una fonte di energia primaria, ovvero è presente in natura e non deriva dalla trasformazione di altra forma di energia.  L'energia nucleare è data dalla fissione o dalla fusione del nucleo di un atomo. La prima persona che intuì la possibilità di ricavare energia dal nucleo di un atomo fu lo scienziato Albert Einstein nel 1905.

Secondo la sua famosa formula E=mC² si ricava che la quantità di energia prodotta (E) è uguale alla massa di materia trasformata(m) moltiplicata per una costante (C²) che corrisponde al quadrato della velocità della luce(300.000 km/s) ². Quindi si può constatare che da una piccolissima parte di materia si può ricavare un' elevatissima quantità di energia, se moltiplicata per un numero così grande. Per ricavare energia dal nucleo dell'atomo esistono due processi: •  la fissione (o scissione) di un nucleo pesante come

l'uranio •  la fusione di nuclei leggeri come l'idrogeno

LA FISSIONE O SCISSIONE NUCLEARE

E' un processo consistente nella disgregazione di un nucleo di alcuni elementi, detti fissili, in due frammenti di massa mediante l'azione di neutroni su nuclei molto pesanti. I risultati sono: liberazione di una grande quantità di energia; emissione contemporanea di 2 o tre neutroni, provocando nuove fissioni e innescando una reazione a catena; comparsa di due prodotti di fissione, frammenti del nucleo fissile rotto e a cui si deve la maggior parte della radioattività.

L'energia può essere liberata istantaneamente, come avviene in una bomba atomica, o fluire in modo regolare e controllato, come avviene in un reattore nucleare. L'elemento fissile usato nelle centrali è l’Uranio 235, l'elemento però è presente solo in piccola parte in natura perciò deve essere arricchito per farlo arrivare ad una percentuale di circa 3-5%; l‘Uranio 235 costituisce il combustibile che introdotto nei reattori sprigiona una notevole quantità di energia. Durante la fissione, nei reattori detti autofertilizzanti, oltre all’energia si ottiene un materiale fissile non presente in natura, il Plutonio che è il nuovo combustibile nucleare.

LA FUSIONE NUCLEARE

La fusione nucleare consiste nell'unione di nuclei leggeri per formare un atomo pesante: quando due nuclei leggeri (deuterio e trizio, isotopi dell'idrogeno) vengono spinti con forza l'uno contro l'altro si possono fondere insieme e formare un solo nucleo (elio) il quale risulta meno pesante della somma degli altri due perché una parte si è trasformata in energia. Sulla Terra gli scienziati sono riusciti finora a realizzare la fusione nucleare soltanto in forma non controllata, in micidiali ordigni distruttivi come la bomba all'idrogeno; non sono invece riusciti a far sprigionare questa energia in modo lento e controllato a causa delle altissime temperature in cui deve avvenire il processo: milioni di gradi! Gli scienziati studiano due tipi di esperienze : 1)  A BASSA CONCENTRAZIONE, la miscela di isotopi

gassosi dell'idrogeno viene racchiusa in "pareti" create da campi magnetici in una macchina chiamata Tokamak

2)  A FORTE CONCENTRAZIONE, la miscela di isotopi è contenuta in una microsfera irradiata molto rapidamente da fasci laser ad alta concentrazione.

Un vantaggio della fusione nucleare a differenza della fissione è che non produce scorie radioattive.