L’ATOMO TRA SCIENZA E FILOSOFIA

Dobbiamo chiarire subito che, quando parliamo di “atomo”, parliamo di una realtà scientificamente dimostrata, ma in pratica inconoscibile: quando asseriamo che tutto ciò che esiste è materia, dobbiamo tener ben presente che Il concetto di “Materia” è strettamente collegato alla nostra esperienza empirica, al nostro piano dell’esistenza, che non coincide affatto con la realtà, però possiamo descrivere questa realtà attraverso modelli Fisico-Matematici. Questi modelli hanno il solo scopo di descrivere realtà oggettive inconoscibili. Ciò che vediamo e tocchiamo è soltanto l’elaborazione mentale di una realtà che e’ solo in noi: purtroppo è impossibile conoscere le cose prescindendo dall’osservatore.
Fatta questa premessa, possiamo tranquillamente asserire che “la materia è fatta di atomi” e definire l’atomo come la più piccola parte di un elemento semplice che ne conserva inalterate le sue proprietà, laddove, per “elemento semplice”, si intende una sostanza fatta da atomi tutti uguali.
Ad esempio in un grammo di ferro puro ci sono circa 100.000.000.000.000.000.000.000 atomi tutti uguali.
L’atomo è caratterizzato da un nucleo centrale molto denso costituito da due tipi di particelle: i Neutroni (privi di carica elettrica) ed i Protoni (di carica elettrica positiva). Queste particelle sono “impacchettate” così strettamente che, se si potesse ottenere una piccola quantità di sostanza fatta di soli nuclei atomici, questa peserebbe 1000 trilioni di volte una stessa quantità di acqua.
Attorno al nucleo si muovono velocissime e disordinatamente delle particelle molto più piccole: gli Elettroni (di carica elettrica negativa). Mentre Protoni e Neutroni hanno massa quasi uguale, gli Elettroni sono 1836 volte più piccoli di un Protone e 1837 volte più piccoli di un Neutrone.
Prima di andare avanti, dobbiamo osservare che abbiamo più volte menzionato il termine “particella”. Avremmo dovuto dire “particella sub-atomica” ed è doveroso osservare che queste particelle non sono “materia”, perchè, se così fosse, sarebbero costituite da atomi.
Attualmente si tende a ritenere queste particelle dei pacchetti di energia (quanti), in quanto il loro comportamento è piuttosto singolare: in alcuni esperimenti si comportano proprio come se fossero particelle materiali, ma in molti altri si comportano come onde: si parla di dualismo onda-particella, a causa di questo duplice comportamento talvolta ondulatorio e talvolta corpuscolare.
Ripetiamo: l’Uomo descrive con questi modelli Fisico-Matematici una Realtà inconoscibile, al di fuori della portata del suo piano dell’esistenza. Approfondiremo più avanti questo concetto.
Tornando agli Elettroni, essi presentano un’altra “stranezza”: la loro energia è quantizzata: mentre nel nostro mondo macroscopico l’energia di un oggetto è un continuo (cioè può assumere qualsiasi valore), l’energia dell’elettrone può assumere solo determinati valori che, all’interno dell’atomo, sono sette e vengono chiamati livelli energetici.
Facendo un paragone non molto felice, potremo considerare l’Elettrone come un’automobile che non può andare a qualsiasi velocità, ma solo a sette determinate velocità diverse.
Gli Elettroni ricevono continuamente energia (si pensi solo all’energia solare). Quando un elettrone assorbe energia sufficiente, salta dal livello energetico dove si trova ad un qualsiasi livello energetico superiore. Esso, però, non permane nel livello raggiunto, ma torna al livello di partenza, restituendo l’energia ricevuta sotto forma di Radiazione Elettromagnetica.
Questi salti avvengono continuamente, per cui l’atomo emette continuamente Radiazione Elettromagnetica.
Questa radiazione è costituita da raggi gamma, raggi x, raggi ultravioletti, luce visibile, raggi infrarossi, onde corte, onde medie ed onde lunghe.
La Radiazione Elettromagnetica viaggia nel vuoto alla cosiddetta “velocità della luce” che è di circa 300.000 kilometri al secondo.
L’organo della vista di tutti gli animali superiori che abitano questo pianeta (uomo compreso) riesce a percepire solo quella parte di radiazione che viene chiamata appunto “luce visibile”.
Riassumendo: gli atomi sono oggetti inconoscibili, però emanano radiazione elettromagnetica. Di questa radiazione noi percepiamo solo una minima parte, quella che gli scienziati chiamano la “finestra del visibile”. Questa parte di radiazione raggiunge la retina in fondo all’occhio. Qui alcune cellule specializzate (i coni ed i bastoncelli) la trasformano in impulsi elettrici. Questi inpulsi percorrono un sottile filo, il nervo ottico e raggiungono una certa zona del nostro cervello. In questa zona si formano quelle immagini fantasiose che noi chiamiamo realtà ma che non hanno niente a che vedere con la realtà.
Gli antichi filosofi greci avevano, col semplice ragionamento, intuito questa realtà ed usavano chiamare “phantasma” ciò che noi scambiamo per realtà.
Tornando alle considerazioni Chimico-Fisiche, dobbiamo aggiungere che in tutto l’Universo esistono solo 92 tipi di atomi, se si escludono alcuni tipi di atomi creati artificialmente dall’uomo in vari esperimenti di fisica nucleare.
Questi tipi di atomi differiscono fra loro per il numero di protoni. Ad esempio l’atomo di ferro ha 26 protoni, l’atomo di oro ne ha 79, l’atomo di uranio ne ha 92 e l’atomo di idrogeno 1. Il numero di protoni caratteristico di un atomo viene chiamato Numero Atomico.
L’Universo è attualmente costituito per il 90% di idrogeno e per il 20% di elio. Poi ci sono “tracce” di tutti gli altri elementi (tra queste tracce ci siamo anche noi….).
Si noti che, in un singolo atomo, il numero dei protoni presenti nel nucleo à uguale al numero di elettroni che gli ruotano intorno.
Fanno eccezione i cosiddetti “ioni” che sono atomi con qualche elettrone in più o in meno rispetto all’atomo ordinario, per cui possiamo avere ioni negativi ed ioni positivi.
Il numero di neutroni è, di solito, leggermente superiore al numero di protoni e non influenza la natura dell’atomo, ma solo la sua massa. Atomi con qualche neutrone in più o in meno rispetto all’atomo ordinario vengono chiamati isotopi.
La complessità e la varietà della materia è dovuta al fatto che gli atomi si uniscono tra di loro, formando le molecole. Per esempio due atomi di idrogeno ed uno di ossigeno si uniscono fra di loro formando una molecola di acqua. Una certa massa di acqua è formata da miliardi e miliardi di particelle tutte uguali, proprio come un pezzo di ferro, ma, mentre nel ferro queste particelle sono atomi, nell’acqua sono molecole.
Le sostanze come l’acqua sono chiamate composti chimici e, ovviamente, sono in numero infinitamente superiore al numero degli elementi semplici che sono solo 92.
Mi fermo qui e chiedo perdono a Fisici, Chimici e Filosofi per le terribili semplificazioni presenti in questa breve nota.

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Ingegnere Chimico
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