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9/09/16

I Papalli nel Mondo Subatomico (2): I Costruttori di Atomi

Ella, Tony e Neutro giocando insieme hanno costruito un Atomo di Idrogeno...qui ....ma come se la caveranno con atomi più complessi?

Più che tante parole conviene mostrare subito i nostri minuscoli simpatici amici all'opera, impegnati nell'impresa di costruire Atomi.

Ella l'elettrone invita sua sorella a giocare insieme a lei al gioco dell'atomo di Elio.

La sorella di Ella, che stava giocando all'atomo di Idrogeno con il fratello di Tony, accetta volentieri l'invito.

Tony, però, non è molto convinto, poiché deve convincere suo fratello a formare insieme a lui un solo nucleo.

Entrambi hanno lo stesso carattere e la stessa carica positiva, per cui tendono a respingersi l'un l'altro (come accade agli elettroni) e per vincere questa loro resistenza ci vuole una grande opera di convincimento.

L'opera di convincimento non è semplice... ci vuole la giusta atmosfera, un po' di musica soffusa pressurizzata, la giusta temperatura e un buon energetico.... solo così forse si ha qualche possibilità di convincere i due Tony protoni a fondere i loro nuclei e formarne uno nuovo dove loro, nonostante la loro uguale carica positiva, stanno uno accanto all'altro.

01 Figura Atomo di Elio un parto difficile
Figura 1: Atomo di Elio un parto difficile

Se l'opera di convincimento va a buon fine, cosa per nulla scontata (certe condizioni rendono solo più probabile che Tony ceda alle lusinghe), l'Atomo sprigiona energia da tutti i pori per festeggiare la nuova nascita...

Questo gioco è molto diffuso nell'Universo, soprattutto al centro delle Stelle dove ci sono proprio le giuste condizioni per provare a convincere Tony a convivere con suo fratello e dove ci sono continui festeggiamenti per le nuove nascite, con tanto di fuochi artificiali e brillamenti vari...

Se i due vecchi nuclei riescono a stringere questo sodalizio,  le due sorelle Elle costruiscono il loro nuovo guscio intorno al nucleo, composto, però, da due Protoni :Tony e suo fratello.

Figura 2: Atomo di Elio

Ella, osservando le facce dei papallini è sicura che questa volta hanno compreso che proprio tutti, ma tutti gli elementi, tutti gli atomi, sono stati realizzati dai loro giochi.

Si tratta solo di convincere un numero crescente di Tony Protoni a convivere nello stesso nucleo...

Così come unendo due atomi di Idrogeno si è ottenuto un atomo di Elio, se a questo si unisce un altro atomo di Idrogeno si ottiene il Litio, se si uniscono due atomi di Elio nasce un atomo di Berillio e così via...

Ella, però, stronca subito gli entusiasmi: il gioco non è così semplice da realizzare, ogni volta che si costruiscono atomi sempre più grandi e complessi diventa sempre più difficile convincere tutti e diminuiscono sempre più le probabilità che il gioco vada a buon fine.

Più Tony Protoni bisogna convincere, più diventano esigenti: non gli basta la musichetta pressurizzata, questa deve essere sempre più assordante, “a palla”; non gli basta il Sole, diventano maniaci del caldo che più caldo non si può, non gli basta una bibita energetica, ne pretendono una cisterna piena...

PapalPierino, però, ha ancora qualche dubbio: ma come fate a distinguere un atomo dall'altro?

Ella, Trone e Tony con estrema disinvoltura rispondono alla domanda di PapalPierino: basta contare quanti Tony Protone compongono il suo Nucleo..

Ogni Atomo ha il suo specifico numero di Tony Protoni nel suo nucleo :

Numero Atomico (Z) = Numero Protoni

03 Figura Numero Atomico
Figura 3: Numero Atomico

Ma che fine hanno fatto i Neutri, chiede PapalMafalda?

Neutro il Neutrone spesso partecipa ai giochi e il suo contributo è indispensabile per realizzare gli isotopi dei vari atomi.

Anche se lui non è nè negativo, né positivo, quando partecipa ai giochi l'atomo diventa più pesante.

04 Figura Massa Elettroni Protoni e Neutroni
Figura 4: Massa Elettroni Protoni e Neutroni

Contando i Protoni si sa subito di quale atomo si tratta, contando il numero di Protoni e Neutroni presenti nel Nucleo si può identificare di quale Isotopo si tratta, dato che il peso dell'atomo dipende proprio da quanti Protoni e Neutroni sono presenti nel suo Nucleo.

Ogni Atomo ed ogni suo Isotopo hanno uno specifico numero di Tony Protoni e di Neutri Neutroni nel nucleo, più ce ne sono più gli Atomi sono pesanti, per questo la loro quantità indica qual è il Numero di massa dell'Atomo (A):

Numero di Massa (A) = Numero Protoni + Numero Neutroni

Tony e Neutro invitano i papallini a giocare con loro...

I papallini devono osservare quanti Tony Protoni e quanti Neutri Neutroni ci sono nel Nucleo e poi assegnare ad ogni gioco il punteggio, disegnando con i colori il Numero Atomico e il Numero di Massa corrispondente.

05 Figura Numero Atomico e Numero di Massa
Figura 5: Numero Atomico e Numero di Massa

Neutro oggi era di buon umore e si è prestato volentieri a mostrare nuovi giochi ai papallini, però non sempre è così facile convincerlo a partecipare...e bisogna anche convincerlo a rimanere nel nucleo insieme a Tony

Papalscherzone ha provato a sentire le sue ragioni.

PapalScherzone: Perchè sei così restio a stare nel nucleo?

Neutro: Da una parte mi sento al sicuro, avvolto dal guscio protettivo di Ella e Trone gli elettroni, dall'altra a volte mi annoio ... mi verrebbe voglia di cambiare, di trovarmi altrove, di far qualcosa di diverso...

PapalScherzone: Ma è solo per questo?

Neutro: No, no... e poi sai... una cosa è quando nel nucleo non siamo tanti, ma se oltre ai vari Tony Protoni, arrivano troppi Neutri come me, si sta sempre più stretti e si soffoca... e poi tutti quei Tony Protoni insieme che si sopportano a forza non è che creino un bell'ambientino...

PapalScherzone: Perchè allora non vai per la tua strada e abbandoni la combriccola?

Neutro: Non lo so! Ne ho parlato anche con Tony, ma sia io che lui ci sentiamo come incollati l'un l'altro da una qualche colla invisibile o da qualche forza misteriosa.... si mormora in giro che si tratta dell'incantesimo della Forza nucleare forte..

PapalScherzone: ma allora il Nucleo è tenuto insieme da un incantesimo?

Neutro: Mi sa di si!

Tony : Concordo con Neutro, c'è qualcosa di misterioso che ci consente di rimanere tutti insieme nel nucleo.

PapalPierino, anche se sembra il più sprovveduto tra i papallini, in realtà è quello che più di tutti tempesta di domande e dubbi i nuovi minuscoli amici... e anche questa volta non poteva mancare una sua domanda: C'è qualcos'altro che distingue un Atomo dall'altro?

Ci siamo noi e i nostri gusci, rispondono in coro Ella e Trone, gli elettroni.

Con ogni atomo noi dobbiamo trovare un diverso equilibrio per evitare di finire nelle braccia dei vari Tony presenti nel Nucleo.

06 Figura Non tutti gli elettroni costruiscono gusci
Figura 6: Non tutti gli elettroni costruiscono gusci

Il Nucleo ci attira, noi tentiamo di sfuggire, ma ogni nucleo è diverso dall'altro e può contenere un numero maggiore o minore di Tony Protoni, per cui ogni volta abbiamo bisogno di una certa specifica quantità di Energia per trovare il giusto equilibrio affinché il gioco finisca con un pareggio.

Ogni atomo è diverso ed ogni guscio, ogni orbitale, ha la sua particolarità e necessita di uno specifico livello di Energia per mantenere il gioco in equilibrio.

In fin dei conti quello che sembra un guscio assomiglia molto ai continui tentativi di Ella o Trone di scappare all'attrazione dei Tony Protoni presenti nel nucleo, ma nello stesso tempo rappresenta anche la loro difficoltà a sottrarsi a tale irresistibile attrazione...il guscio è la loro “zona di equilibriotra la possibilità di fuggire via e quella di finire spiaccicati contro il nucleo....

PapalMafalda, proprio non riesce a trattenersi dal porre una domanda: Ma quando siete in tanti, tutti lì ammucchiati nello stesso guscio, come fate ad evitare di scontrarvi uno con l'altro?

Ella e Trone, si guardano stupiti: semplice costruiamo più gusci che avvolgono il Nucleo.

I gusci più vicini al nucleo sono più piccoli e possono contenere pochi di noi elettroni, ma allontanandosi un pochino dal Nucleo si può trovare un'altra zona di equilibrio ed il guscio è più grande e può contenere un numero maggiore di noi elettroni, evitando così pericolosi affollamenti e conseguenti urti.

Ella e Trone, decidono di mostrare ai papallini il gioco dell'isotopo dell'atomo di Ossigeno, nel cui Nucleo ci sono 8 Tony Protoni e 8 Neutri Neutroni.

Ella e sua sorella si sono accasate nel Guscio più interno dell'atomo... di più non ce ne stanno... mentre Trone e i suoi fratelli, in totale 6, hanno realizzato il loro guscio un po' più lontano da tutti quei Tony Protoni.

07 Figura Atomo Isotopo Ossigeno-16
Figura 7 : Atomo Isotopo Ossigeno-16

Ogni volta che hanno a che fare con un atomo diverso, Ella e Trone se hanno voglia di legarsi al suo Nucleo devono cercare le zone di equilibrio più appropriate per costruire i loro gusci.

08 Figura Atomo Isotopo Azoto-14
Figura 8 : Atomo Isotopo Azoto-14

Ella e Trone sanno bene che nei gusci più vicini al Nucleo l'attrazione ed il fascino delle scintillanti cariche positive dei Tony protoni è più forte, mentre nei gusci più lontani si avverte meno tale attrazione.

I loro fratellini e le loro sorelline, elettroni come loro, quando vogliono accasarsi cercano di occupare il guscio (orbitale) più vicino al Nucleo, mentre gli elettroni che non vogliano legarsi in maniera definitiva e troppo stretta, tendono a occupare il guscio più lontano dal Nucleo.

Così, negli Atomi più grandi, con tanti gusci,, gli elettroni desiderosi di accasarsi sono i primi ad avvicinarsi al nucleo occupando i gusci più interni, poi quando il primo guscio è troppo affollato, cominciano ad occupare il guscio un pochino più esterno...

09 Figura Prima si occupano i gusci interni
Figura 9 : Prima si occupano i gusci interni

Ogni gioco, però, ha le sue regole ed Ella e Trone per poter stare nello stesso guscio devono distinguersi in qualche modo e non possono avere lo stesso identico comportamento.

Nel guscio più vicino al Nucleo, che può contenere solo Ella e sua sorella, per distinguersi, Ella inizia a ruotare su se stessa come una trottola in senso orario e sua sorella, al contrario, ruota in senso antiorario.

Nei nuclei più esterni, che possono contenere un maggiore numero di elettroni, Ella e Trone sono costretti ad inventarsi comportamenti sempre più diversi e bizzarri.

Figura 10: Diverso comportamento elettroni

Ella e Trone, spiegano che se vogliono stare nello stesso guscio non possono ignorare questa regola fondamentale che li obbliga ad evitare di comportarsi nel medesimo modo, pena l'esclusione dal gioco.

PapalPierino, come al solito ha la sua domanda da porre: ma come fate a comunicare fra di voi?

Ella, Trone, Tony e Neutro si guardano preoccupati... eehm in effetti nessuno dei giochi che abbiamo raccontato sarebbe stato possibile senza il fondamentale contributo di Flash il Fotone...

Ma di questo se ne parlerà nel prossimo racconto con quel gran giocherellone del Fotone.

Rimanete sintonizzatiFoto di Gruppo 1-2

2 commenti

  1. PapalScherzone

    Ragazzi, che emozione!

    Chi mai avrebbe immaginato che, dopo PapalMatematico e PapalEnzo, avrei addirittura intervistato un neutrone?! Questo viaggio nel mondo subatomico si fa sempre più affascinante, chissà cosa accadrà nelle prossime puntate...  :-D ...grazie, Paolino, per avermi invitato a fare questo viaggio con te e Richard il Quantico!

  2. Gianni Bolzonella

    Bravi Papalli!

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