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Noi umani sappiamo da migliaia di anni, solamente guardando l'ambiente intorno a noi,
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che ci sono sostanze differenti, e che differenti sostanze
tendono ad avere differenti proprietà.
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Differenti proprietà quali ad esempio: una può riflettere la luce in un determinato modo, o non rifletterla.
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Oppure avere un determinato colore, una certa temperatura; essere liquida, gassosa o solida
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Ma abbiamo anche cominciato a osservare come questi elementi reagiscono tra loro in certe circostanze.
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E qui ci sono delle immagini di alcune sostanze. Qui c'é il carbonio, in forma di grafite.
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Questo è piombo, e questo qui è oro.
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E tutti quelli che ho disegnato -- di cui ho mostrato un'immagine, li ho presi tutti da questo sito qui,
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sono tutti in forma solida, ma sappiamo anche che...
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sembra che ci sia un certo tipo di aria in questi, certi tipi di particelle d'aria
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e a seconda del tipo di particelle d'aria a cui si guarda
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se sia carbonio,od ossigeno, o azoto, l'aria sembra avere differenti proprietà.
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O, ci sono altre cose che possono essere liquide,
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o anche se si aumenta la temperatura a sufficienza su queste cose,
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Se si aumenta la temperatura sull'oro o sul piombo,
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si potrebbe ottenere un liquido.
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Oppure -- bruciando questo carbonio,
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lo si porta in uno stato gassoso,
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viene rilasciato nell'atmosfera,
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si spezza la sua struttura.
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Quindi, queste sono cose che noi tutti -- che l'umanità --
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ha osservato per migliaia di anni.
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Ma questo porta ad una domanda spontanea
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che una volta era considerata una domanda filosofica
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ma a cui ora possiamo rispondere un pò meglio,
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e la domanda è: se si continua a spezzare questo carbonio
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in pezzetti sempre più piccoli,
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esiste un pezzo più piccolo di tutti,
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qualche unità elementare, di questa sostanza
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che ha ancora le proprietà del carbonio
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e se in qualche modo si potesse spezzarlo ulteriormente
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si perderebbero le proprietà del carbonio?
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E la risposta è : è così.
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E così, giusto per avere una nostra terminologia,
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chiamiamo queste sostanze differenti, queste sostanze pure
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che hanno queste specifiche proprietà a certe temperature,
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e reagiscono in determinati modi,
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le chiamiamo elementi.
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Il carbonio è un elemento, il piombo è un elemento, l'oro è un elemento.
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Si potrebbe dire che l'acqua è un elemento, e nella storia,
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la gente ha fatto riferimento all'acqua come un elemento,
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ma ora si sa che l'acqua è composta da più elementi di base.
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E' composta da ossigeno ed idrogeno.
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E tutti quessti elementi sono elencati qui,
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nella nostra tavola periodica degli elementi.
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C sta per carbonio
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-- scorro soltanto quelli che sono
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realmente importanti per l'umanità -- ma col tempo probabilmente
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prenderete confidenza da soli con tutti gli altri.
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Questo è ossigeno, questo azoto, questo silicio
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Questo è -- Au è oro. Questo è piombo.
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E l'unità di base di ognuno di questi elementi è l'atomo.
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Quindi, se continuaste ad approfondire , e continuaste a prendere pezzi
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sempre più piccoli, infine arrivereste
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ad un atomo di carbonio.
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Fate la stessa cosa da questa parte,
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e alla fine arrivereste ad un atomo di oro
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Se faceste la stessa cosa da questa parte,
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alla fine avreste queste piccole --
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-- per mancanza di un termine migliore -- particelle,
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che chiamereste atomi di piombo.
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E non sareste più in grado di spezzare quella quantità in pezzi ancora più piccoli
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e continuare a chiamarla piombo,
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perchè non avrebbe più le proprietà del piombo.
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E tanto per darvi un'idea
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-- questa è davvero una cosa che io ho difficoltà
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ad immaginare -- gli atomi sono incredibilmente piccoli.
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Davvero incredibilmente piccoli.
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Per esempio prendiamo il carbonio.
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Anche i miei capelli sono fatti di carbonio.
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In realtà la maggior parte di me è fatta di carbonio.
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In effetti la maggior parte degli esseri viventi è fatta di carbonio.
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E quindi, se prendeste i miei capelli ,e i miei capelli sono di carbonio
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I miei capelli sono per la maggior parte di carbonio.
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Quindi ,se prendeste i miei capelli qui
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-- i miei capelli non sono gialli
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ma assomigliano piuttosto al nero.
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I miei capelli sono neri, ma se facessi questo, non sareste in grado
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di vederli sullo schermo
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Se prendessi i miei capelli e vi chiedessi
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quanti atomi di carbonio è largo un mio capello?
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Quindi, se prendeste uno spaccato del mio capello, non la lunghezza,
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ma la larghezza del mio capello, e dicessi:
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quanti atomi è largo?
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E potreste supporre,oh,Sal mi ha già detto, è molto piccolo [l'atomo]
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quindi magari li ce ne saranno un migliaio
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o una decina di migliaia, o un centinaia di migliaia,
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ma io vi direi: no !
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Ci sono un milione di atomi di carbonio.
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Potreste mettere in fila un milione di atomi di carbonio
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lungo la larghezza di un capello umano medio.
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Ed è ovviamente un'approssimazione,
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non è esattamente un milione,
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ma vi da un'idea di quanto piccolo sia un atomo.
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Prendete un capello dalla votra testa
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e immaginate solo di mettere un milione di cose
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una vicino all'altra attraverso un capello,
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non per la lunghezza,ma per la larghezza di un capello
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E' persino difficile vedere la larghezza del capello.
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Eppure ci sarebbero un milione
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di atomi di carbonio.
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Ora, sarebbe decisamente bello già di per se
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-- sappiamo che c'è
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questo mattoncino fondamentale di carbonio,
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questo mattoncino di base per ogni elemento.
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Ma la cosa ancora più bella è che
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questi mattoncini di base sono collegati tra loro.
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Un atomo di carbonio è fatto di particelle ancora più basilari.
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Un atomo d'oro è fatto di ancora più particelle fondamentali.
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E sono definiti [gli atomi d'oro]
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da come queste particelle sono assemblate.
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Se cambiaste il numero
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di particelle fondamentali
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potreste cambiare le proprietà di quell'elemento,
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il modo in cui reagirebbe,
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o addirittura potreste cambiare l'elemento stesso.
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E, tanto per capire un po' meglio,
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parliamo di questi elementi fondamentali.
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Avete il protone.
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E il protone è realmente ciò che definisce
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-- è in realtà il numero di protoni nel nucleo di un atomo...
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e vi parlerò del nucleo tra un secondo ---
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che definisce un elemento.
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Così è questo ciò che definisce un elemento.
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Quando date un'occhiata alla tavola periodica,
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gli elementi sono scritti in ordine di numero atomico,
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e il numero atomico è
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letteralmente il numero di protoni nell'elemento.
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Quindi, per definizione, l'idrogeno ha un protone.
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L'elio ha 2 protoni. Il carbonio ha 6 protoni.
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Non esistono atomi di carbonio con sette protoni.
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Se li avesse, sarebbe azoto,
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non sarebbe più carbonio.
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L'ossigeno ha 8 protoni.
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Se in qualche modo riusciste ad aggiungere
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un altro protone, non sarebbe più ossigeno,
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Sarebbe fluoro. Quindi il numero atomico
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definisce l'elemento.
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Ed il numero atomico, cioè
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il numero di protoni -- e ricordatevi
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che è il numero scritto qui in alto per ognuno
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degli elementi nella tabella periodica
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-- il numero di protoni
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e' uguale al numero atomico.
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E' uguale al numero atomico.
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E scrivono quel numero quassù perché è quella
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la caratteristica distintiva di un elemento.
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Gli altri due costituenti di un atomo,
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-- penso potremmo chiamarli così --
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sono gli elettroni e i neutroni.
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E il modello che potete iniziare a costruirvi idealmente,
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-- e questo modello, man mano che procederemo nella chimica
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vedremo che diventerà un pò più astratto,
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e difficile da immaginare --
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è che si può pensare che
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ci siano protoni e neutroni
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che costituiscano il centro dell'atomo.
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Sono il nucleo dell'atomo.
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Per esempio, il carbonio, che, sappiamo, ha 6 protoni
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quindi, uno, due, tre , quattro, cinque, sei.
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Il carbonio 12, che è una versione del carbonio,
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avrà anche 6 neutroni.
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Ci possono essere versioni di carbonio
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che hanno un diverso numero di neutroni.
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Quindi i neutroni possono cambiare, gli elettroni anche,
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ma avrete sempre lo stesso elemento.
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I protoni invece non possono cambiare.
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Se cambiate i protoni, avete un diverso elemento.
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Fatemi disegnare un nucleo di carbonio 12.
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Eco, uno , due, tre, quattro, cinque, sei.
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Questo è un nucleo di carbonio 12.
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Qualche volta sarà scritto così.
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E qualche volta viene anche scritto
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col numero di protoni.
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E il motivo per cui scriviamo carbonio 12,
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-- sapete che ho contato sei neutroni --
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è che questo è il totale,
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potete vederlo come un numero totale
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-- è un modo di vederlo,
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e ne vedremo le sfumature in futuro --
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il numero totale
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di protoni e neutroni all'interno del nucleo.
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E il carbonio per definizione ha un numero atomico di sei.
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lo riscriviamo qui
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così ce lo possiamo ricordare.
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Quindi al centro dell'atomo di carbonio abbiamo questo nucleo.
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E il carbonio 12 avrà sei protoni e sei neutroni.
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Un'altra versione del carbonio, il carbonio 14, avrà ancora
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sei protoni, ma avrà otto neutroni.
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Quindi il numero di neutroni può cambiare,
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ma questo qui è carbonio 12.
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E se il carbonio 12 è neutro,
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-- e vi definirò meglio questa parola tra un attimo --
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se è neutro, avrà anche sei elettroni.
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Fatemi disegnare quei sei elettroni,
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uno, due, tre, quattro, cinque, sei.
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E un modo -- ed è forse il primo modo
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per pensare alla relazione tra elettroni
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tra gli elettroni ed il nucleo --
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è immaginare che gli elettroni
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si muovano attorno,
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sfrecciando attorno al nucleo.
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Un modello è quello di pensare che
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orbitino attorno al nucleo,
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ma non è proprio corretto.
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Non orbitano nel modo in cui diciamo che un pianeta
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orbita attorno al sole.
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Ma è un buon punto di partenza.
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Un altro modo è che loro "saltino" attorno al nucleo
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o ronzino attorno al nucleo.
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E questo è perchè la realtà
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a questo livello diventa piuttosto strana,
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e dobbiamo arrivare alla fisica quantistica
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per capire realmente che cosa fanno gli elettroni.
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Ma il primo modello mentale, nella vostra testa, può essere
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che al centro di quest'atomo, di questo atomo di carbonio 12,
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ci sia il nucleo.
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Il nucleo è proprio qui,
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e questi elettroni ci stanno saltellando attorno.
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E la ragione per cui questi elettroni
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non se ne vanno via dal nucleo,
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e del perché sono legati al nucleo,
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e formano una parte di questo atomo,
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è che i protoni hanno una carica positiva,
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mentre gli elettroni hanno una carica negativa.
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E questa è una delle proprietà di queste particelle fondamentali.
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Quando iniziate a pensare cos'è fondamentalmente
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una carica, a parte il nome, iniziate
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ad andare più a fondo.
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Quello che sappiamo,
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quando parliamo di forza elettromagnetica,
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è che cariche opposte si attraggono,
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quindi il metodo migliore per pensarci è:
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protoni ed elettroni,
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poiché hanno cariche differenti,
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si attraggono.
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I neutroni sono neutri,
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quindi loro se ne stanno qui all'interno del nucleo,
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ed influiscono sulle proprietà
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di alcuni atomi di certi elementi.
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Ma la ragione per cui si ha che gli elettroni non volano via
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Ma la ragione per cui si ha che gli elettroni non volano via
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da soli è perché sono attratti.
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Sono attratti verso il nucleo,
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E inoltre hanno una velocità incredibilmente alta,
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-- è veramente difficile, perchè
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iniziamo a toccare di nuovo
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una parte della fisica molto strana
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quando si inizia a parlare di
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cosa fa realmente un elettrone
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-- ma per ora è sufficiente --
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Suppongo si possa dire
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che gira attorno abbastanza rapidamente
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da non farlo cadere nel nucleo,
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Penso che sia un modo per immaginarlo
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Ho nominato il carbonio 12, definito qui,
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dal numero di protoni.
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L'ossigeno è definito dal fatto di avere otto protoni.
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Ed inoltre gli elettroni possono interagire con altri elettroni.
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Possono essere catturati da altri atomi
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E tutto questo costituisce
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una gran parte della nostra conoscenza della chimica.
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E' basata su quanti elettroni ha un atomo
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di un certo elemento.
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E come questi elettroni sono configurati,
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e come gli elettroni di altri elementi sono configurati,
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o magari altri atomi dello stesso elemento.
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Possiamo iniziare a prevedere come un atomo di un certo elemento
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possa reagire con un altro atomo dello stesso elemento,
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o come un atomo di un elemento, possa reagire,
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o si possa legare, o non legare, o essere attratto,
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o essere respinto da un atomo di un altro elemento.
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Così per esempio,
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(e impareremo molto di più su questo argomento in futuro)
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è possibile per un altro atomo, da qualche parte,
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portare via un elettrone dal carbonio,
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solo perché per una ragione qualunque --e parleremo di come
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--e parleremo di come certi atomi neutri di certi elementi
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abbiano una affinità per gli elettroni maggiore di altri.
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E così un atomo, magari uno di questi, porta via un elettrone
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porta via un elettrone al carbonio,
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ed allora questo carbonio
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avrà meno elettroni che protoni,
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così avremo cinque elettroni e sei protoni.
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E quindi avremo una carica netta [dell'atomo] positiva
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Così, nel carbonio 12, la prima versione che ho mostrato,
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avevo sei protoni,sei elettroni e le cariche si neutralizzavano.
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Se perdo un elettrone, ne avrò solamente cinque,
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e quindi avrò una carica netta positiva.
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Ma di tutto questo ne parleremo molto di più.
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nei prossimi video della "chimica",
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ma spero che vi rendiate già conto
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che l'argomento sta iniziando a farsi interessante.
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Possiamo già farci un'idea di questo mattoncino fondamentale
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che è chiamato atomo.
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E quello che è ancora più importante, è che questo
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mattoncino fondamentale è costruito su mattoncini
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ancora più fondamentali.
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E queste cose si possono scambiare tra loro
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per cambiare le proprietà di un atomo ,
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o addirittura per passare da un atomo di un elemento
-
a quello di un altro elemento.
