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Consent (2004) - Streaming, Trailer, Trama, Cast, Citazioni\nLe cose stanno andando alla grande al primo appuntamento di Penny e Judah. Si rilassano sul suo letto e si sporgono per un bacio. Quindi si ferma e le chiede se le viene in mente un modulo di consenso sessuale. Non ha obiezioni, ma chiede se gli dispiace se il suo avvocato lo osserva. Presto, su ciascuna delle loro spalle, i loro avvocati sono in piena trattativa.\nVota e Commenta Consent: ISCRIVITI\nTitolo Originale: Consent\nAttori principali: Todd Waldman Rachel Vacca Jeff Witzke Katy Ostrander Taylor Nassauer\nSceneggiatura/Autore: Jason Reitman, Michelle Lee\nProduttore: Daniel Dubiecki, David Tate\nDove vedere in streaming Consent


Aggredito a Santo Domingo, muore in casa imprenditore bresciano in pensione\nL'imprenditore Vittorio Giuzzi\nVittorio Giuzzi, originario di Montichiari, aveva in cantiere l'avviamento di un'attività di coltivazione.\n2 febbraio 2018 12:36 2 febbraio 2018 12:36\nNon c'è stato niente da fare per l'anziano, ma ancora intraprendente, signore bresciano originario di Montichiari morto in seguito alle ferite riportate dopo una brutale aggressione nella notte tra il 31 gennaio e il 1 febbraio. Assaltato mercoledì all'interno casa sua, a Santo Domingo, con il chiaro movente della rapina, Vittorio Giuzzi è purtroppo deceduto, ammazzato di botte dai suoi aggressori nel cuore della notte, lasciando sgomenti e scioccati la nipote Miriam e uno dei parenti, Davide Giuzzi, che hanno dato la notizia dell'accaduto.\n"Non è possibile che la vita non abbia più un valore, che si possa morire di botte per un furto, per invidia, per cattiveria.\nNon riesco davvero a capacitarmi del fatto che tu ora per questo non ci sei più, per me eri come un secondo padre" il triste commento della nipote. Davide ha invece commentato, confermando quanto accaduto: "Si era trasferito da moltissimo tempo nella Repubblica Dominicana, era una persona umile e nessuno aveva motivo di odiarlo. La crudeltà di certe persone però non avrà mai fine":\nCrudeltà che invece è stata fatale al povero pensionato bresciano, che si stava occupando dell'avviamento di un'attività sull'isola caraibica per la coltivazione di caffè, mango e fagioli. Probabilmente, è incappato in questa banda di rapinatori proprio per via della sua umiltà e vulnerabilità. Personaggio meno vulnerabile, invece sembrerebbe l'ultima vittima di origine italiana deceduta in vacanza a Santo Domingo.\nEra da circa 3 anni che non si verificava un fatto analogo in terra Dominicana, con l'italiano Paolo Moschini, 55enne di Padova, deceduto durante un soggiorno in solitaria a Santo Domingo. Aggredito alle 3.05 di mattina nel piazzale di fronte alla sede della provincia di Pedernales, giornalista, scrittore e fotografo per La voce di Mantova si recava abitualmente, ogni sei mesi circa, in Repubblica Dominicana, per via del clima tropicale di cui voleva beneficiare per via dei suoi problemi di salute.\n"...in due mi hanno aggedito mettendomi un sacco nero in testa, nel 'parque' tutto illuminato, di fronte alla Gobernaciòn Municipàl, volevano rapinarmi. Ma ho reagito colpendone uno con un pugno in faccia e l'altro è scappato, ora vado dai militari...." Questa, l'ultima testimonianza di Moschini che ha postato questo commento su facebook poche ore prima del suo decesso.\nIn seguito all'episodio, Moschini si è spento alle due di notte nell'ospedale Elio Fiallo per intossicazione da alcool, a meno di 24 ore dal tentativo di rapina subito, dopo aver ingerito esclusivamente alcolici per tre giorni, come riportato dal quotidiano Hoy. Non era stato possibile fare ulteriore chiarezza sulle motivazioni di quanto successo per via della mancanza di un'ambasciata nella capitale dopo i tagli imposti alla Farnesina nel 2014.\nBlasting News consiglia Vicenza, uccisa a 21 anni in casa sua: l'assassino si toglie la vita dopo la fuga Pink Floyd, Roger Waters accusa gli ex compagni: 'Ero in un ambiente molto tossico' Ozzy Osbourne dovrà sottoporsi a un 'importante intervento chirurgico' a collo e vertebre Lamezia, nel 2010 investì e uccise 8 ciclisti: uomo causa un altro incidente mortale Nanga Parbat: la montagna del diavolo raccontata da Elisabeth Revol Macerata, omicidio di Pamela: stranieri commettono più reati degli italiani Catanzaro, maxi operazione antidroga: 57 misure cautelari, beni sequestrati per 3,7 mln Video Firenze, blitz anti-camorra: 10 arresti, sono complessivamente 13 gli indagati Video


DualSense per PS5 in foto: svelata la capacità della batteria - Informazione 24\nHome>> Hi-Tech>>DualSense per PS5 in foto: svelata la capacità della batteria\nDualSense per PS5 in foto: svelata la capacità della batteria\nIl controller next gen per PlayStation 5 DualSense è stato annunciato ufficialmente a metà luglio, ed ora abbiamo l'opportunità di osservarlo ancor più da vicino grazie ad una serie di foto pubblicate su Twitter. L'autore è l'utente Galaxyrain666, che rivela anche che la capacità della batteria sarà di 1.560mAh.\nConsiderando che il primo modello del DualShock 4 aveva una batteria di 800mAh e quello attuale di 1000mAh, il nuovo controller dovrebbe, in linea teorica, garantire una maggiore autonomia anche se è necessario sottolineare che le funzionalità next gen integrate avranno un dispendio di energia superiore.\nOttimi i commenti dell'utente relativi ai pulsanti del controller che sembrano "più piacevoli da premere e tecnicamente superiori" rispetto a quelli del DualShock. Elogi anche per il feedback aptico che regala "magiche" sensazioni.


Lo Strano Mondo degli Atomi. Concezione e testo : Jacques Deferne Disegni : Alain Gassener Traduzione di Enrico Fantini - PDF\nDownload "Lo Strano Mondo degli Atomi. Concezione e testo : Jacques Deferne Disegni : Alain Gassener Traduzione di Enrico Fantini"\n1 Lo Strano Mondo degli Atomi Concezione e testo : Jacques Deferne Disegni : Alain Gassener Traduzione di Enrico Fantini Jacques Deferne, 1 mai 2014\n2 2 Avviso ai lettori Che i chimici e fisici mi perdonino! le semplificazioni e scorciatoie che mi sono permesso di adottare al loro oggetto di studi, la caratteristica aneddotica che ho dato questo fascicolo, ed il suo aspetto fumettistico ha un solo scopo: permettere a un vasto pubblico, che conosce poco la chimica, di interessarsi a questo argomento, per capire come è fatta la materia, per cogliere il significato delle formule chimiche, per avere un idea sulla costituzione degli atomi e per imparare a conoscere il decadimento radioattivo e la fissione nucleare. Originariamente l'idea era di scrivere un piccolo libro di chimica ad uso degli appassionati di minerali, in seguito, avendo imparato ad amare gli appassionanti personaggi di questo strano Mondo, ho proseguito il mio lavoro parlando di anatomia e delle malattie genetiche degli atomi. Questo mi ha permesso di affrontare un aspetto della fisica di cui si parla molto, ma che è ancora oggi poco conosciuto: la distinzione tra decadimento radioattivo e la fissione nucleare. Per gli specialisti, questo libro ha lo scopo di dare loro un momento di svago e di mostrare loro che l'atomo di Niels Bohr può avere anche un carattere umano che lo avvicina al mondo dei poeti. Per i professori che tentano d insegnare la chimica agli studenti delle scuole superiori, questo libro potrebbe essere il punto di partenza e il supporto mnemonico di una disciplina che rimane arida se ci atteniamo solamente alle formule e alle reazioni chimiche! Possa questo Strano Mondo degli Atomi fornire alcune risposte alle domande che si pongono tutte le persone curiose dei segreti della natura, distraendoli dal mondo banale nel quale viviamo. Jacques Deferne\n3 3 I primi contatti Viaggio nell infinitamente piccolo Se come Gulliver potessimo sbarcare nel paese infinitesimale degli atomi, scopriremmo un mondo strano, popolato da allegri personaggi costantemente agitati in movimenti danzanti, uniti da numerose braccia in gruppi più o meno importanti. Alcuni sembrano leggeri, altri si muovono penosamente, afflitti dal loro peso che sembra considerevole Il loro capo e il busto sono combinati in un unico corpo, più o meno sferico, da cui partono uno o più braccia. Alcuni sono grandi, altri piccoli. Alcuni sembrano essere molto leggeri, mentre altri si muovono con difficoltà, afflitti dal loro peso che sembra considerabile. Come nel nostro mondo, ci sono dei Signori e delle Signore. Distinguibili facilmente perché le Signore indossano vestiti rosa e cappellini di pizzo. I Signori invece sono vestiti di blu e indossano un cilindro. Vedremo più avanti le cause anatomiche che determinano il sesso di un atomo. Osservando un po 'più attentamente questo piccolo mondo, notiamo che ci sono molte categorie d individui che differiscono gli uni dagli altri per dimensione, peso, per numero di braccia e a seconda del cappello che indossano.\n4 4 Questi individui sono stati tutti identificati e ognuno di loro ha un nome, cognome (chiamato anche simbolo) e un numero di matricola. Ci sono signore e signori I nomi degli atomi Tutti gli atomi hanno un nome patronimico che indica a quale famiglia appartengono. Quelli che hanno lo stesso nome hanno aspetto e abitudini simili. Possiamo contare in natura circa 90 famiglie di atomi. I cui nomi hanno origini molto diverse. Ad esempio troviamo: Dei nomi di regioni : Europio, Francio, Germanio, Polonio, Hafnio o Afnio (Hafnium è il nome latino di Copenhagen) Dei nomi tratti dalla mitologia : Cerio (Cerere), Palladio (Pallade), Tantalio, Plutonio (Plutone), Torio (Thor). Nomi di materiali : Carbonio, Zolfo, Ferro, Rame, Nichel, Piombo, Oro, Zinco Dei nomi di scienziati : Curio, Einstenio, Mendelevio, Nobelio 1 Dei nomi che indicano un carattere fisico : Fosforo :! che porta luce Fluoro :! che fonde facilmente Iodio :! viola Bromo :! dall odore fetido Dysprosio :! difficile da trovare Il signor Francio e il signor Germanio sono nazionalisti Il signor Plutonio fa paura 1 riguarda solo poche famiglie sperimentali non naturali, create dagli abitanti della terra.\n5 5 Il signor Fosforo porta la luce La signorina Fluoro fonde facilmente Simboli chimici Invece di nomi completi i chimici (e gli appassionati di cruciverba) preferiscono usare delle abbreviazioni, formate da una o due lettere, note come simboli chimici. Nel nostro mondo immaginario, gli atomi portano questi simboli scritti sui loro cappelli. Di solito il simbolo chimico è costituito dalle prime due lettere del nome dell atomo o talvolta solo dalla prima. Aluminio:! Al! Ferro :! Fe! Carbonio :! C Zolfo :! S! Nichel :! Ni! Idrogeno :! H E ' consuetudine che la prima lettera sia maiuscola, mentre la seconda sia scritta in minuscolo. In alcuni casi il simbolo è di origine straniera e non ha alcuna somiglianza diretta con il nome dell atomo. Come per esempio: Sodio : Na (in latino Natrium) Potassio : K (in latino Kalium) Oro : Au (in latino Aurum) Azoto : N (in latino Nitrum) Numeri d ordine Nel mondo degli atomi, l'organizzazione è paramilitare : oltre al nome, ogni individuo ha un numero di matricola o un numero d ordine compreso tra 1 e 92 che indica a quale famiglia appartenga 1 I chimici parlano, nel loro linguaggio, di numero atomico. 1 Gli atomi numerati 43 e 61, Il Signor Tecnezio e il Signor Promezio sono scomparsi dal mondo degli atomi naturali, vittime di una malattia congenita: il decadimento radioattivo dilagante. Oggi gli abitanti della terra sono riusciti a ricrearli artificialmente, ma la loro speranza di vita resta molto limitata!\n6 6 L'amministratore che ha attribuito loro questi numeri è un terrestre di nome Mendeleïev 1. Il principio di questa numerazione è semplice: l atomo più leggero, il Signor Idrogeno, porta il numero 1, il più pesante, il signor Uranio, il numero 92. Seppur con qualche eccezione, l'ordine di numerazione corrisponde all ordine crescente del loro peso. Bisogna tuttavia notare che il genio genetico dei terrestri è in grado di creare delle famiglie d atomi precedentemente sconosciute. Così alcuni nuovi arrivati sono venuti ad aggiungersi al mondo degli atomi naturali. Il più noto di questi è il Plutonio al quale è stato assegnato il numero 94. Gli atomi portano anche un numero di matricola Il Peso degli atomi Con poche eccezioni, la maggior parte degli atomi della stessa famiglia halo stesso peso. Invece tra individui di famiglie diverse i pesi differiscono in modo significativo. Il peso atomico è pertanto una caratteristica delle famiglie di atomi. Se pesiamo il più leggero, il piccolo Idrogeno, otteniamo: 0, grammi, che è ovviamente ben poco! Inoltre, per evitare di avere a che fare con dei numeri così elevati, l'ufficio di pesi e misure del Paese degli Atomi ha scelto come unità di riferimento il gron 2, che è appunto il peso di un atomo d idrogeno. Il peso degli atomi si scagliona tra 1 gron per il piccolo idrogeno e 238 grons per il pesando uranio. Ed ora, se pesiamo altri atomi, una sorpresa ci attende: il loro peso è quasi sempre un multiplo intero di quello del Signor Idrogeno! Per esempio la signora Ossigeno è 16 volte più pesante del Signor Idrogeno, e il Signor Calcio 40 volte. Esaminando i pesi di tutti gli atomi, constatiamo che si va da 1 gron per l Idrogeno e 238 grons per l Uranio. 1 Dmitri Ivanovic Mendeleiev, chimico russo ( ), inventore della classificazione periodica degli elementi chimici. 2 Unità immaginaria utilizzata nello "Strano Mondo degli Atomi". In realtà, si tratta del peso, espresso in grammi di miliardi di miliardi di atomi di idrogeno. Questo numero elevato è noto come "Numero di Avogadro" (famoso chimico italiano, ). Esso consente di comparare tra di loro degli stessi numeri d atomi e di esprimerne il peso in grammi. In realtà i chimici hanno definito più precisamente "l unità di massa atomica" (U.M.A) come il dodicesimo del peso dell'atomo del Carbonio C 12, equivalente a 1,66 x g.\n7 7 Alcuni atomi sono di poco peso Ma noi sappiamo che nulla è perfetto, anche nel mondo degli atomi, e troviamo in una stessa famiglia alcuni individui che "sono di poco peso ". Capita dunque di trovare nella famiglia dell Uranio degli individui che pesano solo 235 grons invece dei 238 abituali. Non sono molto numerosi e rappresentano solamente lo 0,7% dei membri della famiglia. Tuttavia sono molto ricercati dai Terrestri che ne hanno bisogno per le loro centrali nucleari. I membri di una stessa famiglia che presentano dei pesi leggermente differenti sono chiamati "isotopi". In molte famiglie ci sono degli isotopi che pesano un po meno o poco più della maggior parte degli individui. Ma in genere non ne esistono che pochi. Tuttavia, in alcune famiglie possono abbondare. Tra i fratelli Rame, per esempio, la divisione è molto marcata: 30% di loro ha un peso di 65 gron mentre gli altri ne pesano solo 63. Tuttavia, nonostante questa differenza di peso, il comportamento sociale di tutti gli isotopi di una stessa famiglia resta esattamente lo stesso. Alcuni membri della famiglia del Rame sono di poco peso! La dimensione degli atomi 1 Non esiste alcuna relazione diretta tra il peso di un atomo e la sua dimensione. Gli atomi sono più o meno sferici. Per questo potremmo esprimere le loro dimensioni a seconda del loro girovita, ma l usanza è piuttosto di esprimere la loro taglia con il raggio, ovverosia il raggio atomico. Il raggio atomico si esprime attraverso una piccolissima unità, chiamata Angstrom 2 [Å], che vale un dieci milionesimo di millimetro. Non esiste alcuna relazione diretta tra il peso di un atomo e la sua dimensione. Così il Signor Potassio, che pesa 39 grons, ha un raggio atomico di 1,33 Å, mentre il pesante Uranio (238 grons) ha un raggio di soli 0,97 Å. Si nota subito che le Signore hanno una forte tendenza al sovrappeso, mentre i Signori sono piuttosto sottili. Più avanti vedremo che la taglia dei signori in genere diminuisce con l aumento del numero delle braccia. Nelle donne invece succede il contrario. 1 I chimici vorranno scusare le semplificazioni utilizzate dall'autore: è proprio il raggio che svolge un ruolo importante nel mondo dei minerali. 2 Anders Jonas Ångström ( ), fisico svedese noto per le sue ricerche sullo spettro solare e i gas semplici.\n8 8 Il numero di braccia 1 Abbiamo già notato come nel nostro mondo immaginario gli atomi non amino la solitudine e di solito formano dei piccoli gruppi2 all interno dei quali si tengono per mano. Le braccia giocano quindi un ruolo fondamentale di collegamento. l Signor Ferro e il Signor Manganese tengono a volte una mano in tasca. Curiosamente, quando escono dimagriscono. Gli atomi hanno numero di braccia diverso. Il Signor Sodio e il Signor Potassio hanno solamente un braccio mentre i Signori Calcio e Stronzio ne hanno due. Il Signor Alluminio ne ha tre, il signor Silicio quattro. Vi è un atomo ben noto e spiritoso, il Signor Ferro, che possiede due braccia molto attive ed una terza che tiene nella sua tasca e che tira fuori solo quando è un po eccitato. Da notare che la sua taglia diminuisce sensibilmente quando tira fuori il terzo braccio dalla tasca. Con due braccia ha un raggio di 0,76 Å, con tre il suo raggio è di soli 0,64 Å! Un caro amico di Ferro, il Signor Manganese si comporta esattamente allo stesso modo. Molti altri atomi ancora hanno un numero di braccia che varia secondo il loro stato di eccitazione: avremo l'opportunità di riparlare questa particolarità. I Signori e Le Signore Contrariamente a quanto accade con i Terrestri, i sessi si ripartiscono in famiglie: ci sono famiglie di uomini e famiglie di donne. Le famiglie dei Signori sono molto numerose mentre c è a malapena una mezza dozzina di famiglie di Signore. Ma tra queste ultime si notano immediatamente le Sorelle Ossigeno: sono una famiglia dominante i cui membri rappresentano circa il 62% della popolazione totale del mondo degli atomi. Le sorelle Ossigeno regolano anche la quasi-totalità dei matrimoni e regnano quasi incontrastate sulla popolazione maschile. Ci sono anche altre Signore come la Signora Fluoro, la Signora Cloro, la Signora Zolfo, ma sono poco numerose e hanno un'influenza molto limitata. 1 Il numero di braccia dipende dagli elementi anatomici dell'atomo e del suo stato d eccitazione. Spiegheremo questo aspetto più avanti nel capitolo intitolato "L Anatomia degli atomi". 2 Questi gruppi sono conosciuti dai chimici sotto il nome di molecola.\n9 9 I Signori principali: sono vestiti di blu e indossano dei cilindri. L ultimo è il pesante ed irascibile Uranio.. Le Signore indossano abiti rosa e una cuffia di pizzo. Aspirano tutte al matrimonio e mostrano una forte tendenza ad ingrassare. Perdere peso o ingrassare: una questione di eccitazione Abbiamo visto che i signori sono piuttosto sottili, mentre le signore mostrano una forte tendenza al sovrappeso. A riposo, i Signori sono abbastanza grossi e tengono le mani in tasca. Alla minima eccitazione, tirano fuori le mani dalle tasche e, curiosamente, perderono peso. Per le Signore avviene il contrario: la Signora Ossigeno raddoppia quasi di dimensioni quando l eccitazione le fa uscire le mani dalle tasche. I chimici - e gli appassionati di parole crociate, sempre molto affascinati dal mondo degli Atomi - chiamano "ioni" gli atomi allo stato eccitato (o ancora portatori di cariche) e più precisamente "anioni" se si tratta di Signore, "cationi" se si tratta di Signori.\n10 10 L eccitazione fa perdere peso ai Signori... ma fa ingrassare le Signore. gli appassionati di cruciverba conoscono anche gli ioni, i cationi e gli anioni! Gli androgini Ci sono anche alcune famiglie di atomi le cui tendenze maschili o femminili non sono ben definite e che, secondo le circostanze, si comportano come delle Signore, o come dei Signori. In questa categoria troviamo per lo più i membri delle famiglie dello Zolfo, dell Arsenico e dell Antimonio, più raramente il Carbonio. Si noti inoltre che i chimici raggruppano talvolta sotto il nome di metalloidi tutti gli atomi che non sono realmente dei Signori. Questo gruppo comprende le Signore e gli Androgini. Gli Androgini sono a volte Signore, a volte Signori\n11 11 Gli scapoli inveterati Anche se i matrimoni sono la regola nel mondo degli atomi, troviamo alcune famiglie di scapoli inveterati: il Signor Elio, il Signor Neon, il Signor Argon, il Signor Krypton, il Signor Xeno e il Signor Radio. Sono vestiti di viola e indossano un cappello tondo, come alcuni membri del clero. Non hanno braccia. Il loro aspetto vaporoso e la loro bassa presenza ha valso loro il soprannome di gas rari 1 Gli Scapoli Inveterati non hanno braccia. Sono vestiti di viola e portano un cappello rotondo, come alcuni membri del clero. Il loro aspetto vaporoso e la loro bassa presenza ha valso loro il soprannome di gas rari. Distribuzione della popolazione La distribuzione della popolazione tra le 90 famiglie esistenti è molto poco omogenea. Gli ultimi censimenti 2 mostrano che una decina di famiglie rappresentano da sole il 99,3% della popolazione e che le 80 famiglie restanti si dividono lo 0,7% restante! Tra queste dieci famiglie troviamo solo una famiglia di Signore (le Sorelle Ossigeno) e nove famiglie di Signori. La tabella qui sotto dà un'idea dell importanza numerica di queste famiglie: I membri della famiglia Rame, che ci sembrano essere abbondanti per l uso che ne fanno i Terrestri, esistono in realtà solamente in quantità molto piccole: due o tre atomi su ! I Fratelli Carbonio, che ci sembrano abbondanti per il ruolo importante che svolgono nel mondo vivente, rappresentano solo lo 0,1% della popolazione. Per non parlare degli aristocratici Oro, Argento e Platino ancora più rari, che costituiscono meno di un cento milionesimo della popolazione! Ultimo censimento effettuato al paese degli atomi. (espresso in pourcent di individui) Ossigeno! 61.5 % Silicio! 20 Alluminio! 6! Idrogeno! 2.8 Sodio! 2.3 Calcio! 1.8 Ferro! 1.8 Magnesio! 1.7 Potassio! 1.2 Titanio! 0.2 Altre famiglie!! 0.7 Totale :!! A temperatura ordinaria, questi elementi sono sempre allo stato gassoso. 2 I censimenti concernono solo la crosta terrestre, cioè approssimativamente i trenta primi chilometri che si trovano sotto i nostri piedi.\n12 12 I Passaporti Per identificare gli individui che devono amministrare, i responsabili dello Stato Civile del Mondo degli Atomi compilano per ogni famiglia un passaporto che comporta le seguenti informazioni: - nome di famiglia - simbolo chimico - matricola o numero d ordine - peso - taglia - numero di braccia - sesso - segni particolari Il passaporto descrive generalmente le caratteristiche medie di tutta una famiglia, in particolare il peso che è una media di quelle dei diversi isotopi della famiglia, definita dalla percentuale di ogni isotopo. È per questa ragione che il peso indicato non è sempre un numero intero1. Su domanda, gli isotopi diversi da una stessa famiglia possono ottenere passaporti separati. REPUBBLICA DI ATOMOMOLANDIA * * * * * * * * * * * * * * * * * * Passaporto N REPUBBLICA DI ATOMOMOLANDIA * * * * * * * * * * * * * * * * * * Nome : SODIO Simbolo : Na Numero de ordine : Peso : Taglia : Num. Braccia : Sesso : Stato civile : Å 1 Maschile sempre sposato La cancelleria : D. Mendeleïev REPUBBLICA DI ATOMOMOLANDIA * * * * * * * * * * * * * * * * * * Passaporto N REPUBBLICA DI ATOMOMOLANDIA * * * * * * * * * * * * * * * * * * Nome : Ossigeno Simbolo : O Numero de ordine : Peso : Taglia : Num. Braccia : Sesso : Stato civile : Å 2 Femminile quasi sempre sposato La cancelleria : D. Mendeleïev 1 Vedere i paragrafi «alcuni atomi sono di poco peso», e «gli isotopi»\n13 13 La grande foto di famiglia 1 Le varie classi sociali Nel mondo degli atomi la vita sociale è molto strutturata. E il numero di braccia che determina la classe sociale alla quale appartiene un atomo. Alcune classi hanno usi e costumi molto rigorosi, in altre classi le abitudini sono un po più rilassate. In genere meno braccia hanno i membri di una classe, più le classi sono settarie. Nel corso di uno studio sociologico approfondito, lo scienziato russo Mendeleïev aveva notato che disponendo (con alcune inversioni) il piccolo mondo degli atomi secondo un ordine di peso crescente si vedeva apparire una periodicità rigorosa nella classifica degli individui di una stessa classe sociale. Questa periodicità è governata da quattro numeri sacri: 2, 8, 18 e 32. Il servizio del Controllo dell Abitante ha preso coscienza dell interesse di questo tipo di foto di famiglia che permetterebbe di conoscere in un colpo d occhio il carattere e le tendenze di ogni individuo. Abbiamo cercato di procurarci una foto generale nella quale si possa vedere un rappresentante di ciascuna delle 90 famiglie esistenti, ma abbiamo trovato solamente una foto parziale sulla quale figurano i 18 atomi più leggeri che vi presentiamo nella prossima pagina. L analisi di questa fotografia porta alle seguenti constatazioni: 1 conosciuta dai chimici sotto il nome di Tavola periodica degli elementi.\n14 14 il peso degli atomi aumenta con il numero d ordine; individui situati in una stessa colonna appartengono alla stessa classe sociale e possiedono un numero identico di braccia; da sinistra a destra si trovano successivamente gli unibraccia, i due braccia, i tre braccia, ecc. il numero di braccia è pari: - al numero della colonna per i signori; - a otto (numero sacro) meno il numero della colonna per le signore; i signori occupano il lato sinistro della foto, le signore sono destra, prima dell'ultima colonna che è riservata agli scapoli inveterati; la taglia degli atomi aumenta in una stessa colonna dall'alto verso il basso; per quanto riguarda i signori, la loro taglia diminuisce in una stessa riga con l'aumento del numero delle braccia. Per disegnare la sua foto di famiglia, Mendeleïev dispose tutto questo piccolo mondo su una serie di sette gradini, mettendo il più leggero sui livelli più alti, ilpesante in basso, come segue: primo gradino (in alto) secondo gradino terzo gradino quarto gradino quinto gradino sesto gradino settimo gradino 2 persone : Il Sig. Idrogeno e il Sig. Elio, 8 persone, da Litio a Neon, 8 persone, da Sodio ad Argon, 18 persone, da Potassio a Krypton, 18 persone, da Rubidio a Xeno, 32 persone, da Cesio a Radio, 32 persone, da Francio a Laurenzio. Anche la riga in basso avrebbe dovuto contare 32 persone, ma è rimasta incompleta perché non sono stati trovati abbastanza atomi in natura per occupare tutti i posti. In realtà, Mendeleïev ha trovato solo 6 individui per questo ultimo gradino, Il Signor Francio, il Signor Radio, il Signor Attinio, il Signor Torio, Il Signor Protoattinio e il Signor Uranio. Da allora, i genetisti sono riusciti a creare artificialmente una dozzina di famiglie che hanno trovato posto su questa linea. Ma questi nuovi arrivati sono altamente instabili e la loro aspettativa di vita non è molto grande. Purtroppo questa disposizione non è molto conveniente: le righe superiori sono molto isolate ed è difficile trovare un quadro che abbia proporzioni così inusuali per riporvi la fotografia. Anche i successori di Mendeleïev presero l abitudine di sottrarre 14 atomi dalle righe più lunghe (quelle con 32 posti) per disporli su due linee supplementari in basso a destra.\n15 15 I chimici non si separano mai da questa foto di famiglia che hanno battezzato prosaicamente: Tavola periodica degli elementi. Hanno imprigionato gli atomi in delle caselle all interno delle quali hanno iscritto le principali caratteristiche di ogni atomo: nome di famiglia, simbolo, numero d ordine (o numero atomico), peso, numero di braccia (che chiamano in maniera curiosa "stato d eccitazione"), taglia ed ancora altre informazioni. La classe degli Unibraccia Gli Unibraccia sono alquanto fondamentalisti. Essi mostrano una grande omogeneità di carattere e di abitudini, e seguono tradizioni ben precise. Tra gli Unibraccia troviamo principalmente Il Signor Litio, il Signor Sodio, il Signor Potassio e le Signore Fluoro, Cloro, Bromo e Iodio. Ad eccezione del piccolo Idrogeno i signori si comportano come dei metalli lucidi a bassa densità con un punto di fusione abbastanza basso. Fanno parte degli Unibraccia dei personaggi di spicco, soprattutto Il Signor Sodio, il Signor Potassio e il piccolo Idrogeno. Attraenti e corrosive, la Signora Fluoro e la Signora Cloro non restano mai a lungo sole. Amano molto le Signore e non restano mai single. Si legano spesso con le Signore Fluoro e Cloro, due signore influenti della stessa classe sociale per formare le coppie NaCl (salgemma) e KCl\n16 16 (silvite), ben nota agli appassionati di minerali, o il pericoloso HF (acido fluoridrico). I due principali rappresentanti femminili di questa classe, la signora Fluoro e Cloro, sono molto vaporose e sono un po in sovrappeso. Attraenti, molto aggressive, non rimangono quasi mai nubili. La pericolosa coppia acido fluoridrico La classe dei Due-braccia Anche se un po meno fondamentalisti degli Unibraccia, i Due-braccia costituiscono una classe uniforme. Anche questi Signori hanno un aspetto di metallo con una densità relativamente bassa, ma il loro punto di fusione è già più elevato rispetto ai loro vicini, gli Unibraccia. E alla classe dei Due-braccia che appartiene la Signora Ossigeno, che, come vedremo più avanti, organizza la maggior parte dei matrimoni del paese. La Signora Zolfo è meno entusiasta all idea del matrimonio rispetto alla sua vicina del piano di sopra e mostra a volte tendenze androgine. Ha comunque un debole per i Signori Ferro, Piombo, Zinco e Rame, amici appartenenti ad un'altra classe sociale, con i quali contrae alleanze che mineralogisti hanno battezzato Pirite (FeS 2 ), Galena (PbS), Sfalerite (ZnS) e Calcopirite (CuFeS 2 ). Oltre all onnipresente Signora Ossigeno, questa classe fornisce anche due personaggi che giocano un ruolo molto importante nella crosta terrestre: I Signori Magnesio e Calcio. Dobbiamo ancora menzionare il leggero Berillio e il goffo Bario. Due importanti signore: la signora Ossigeno e la Signora Zolfo appartengono alla classe dei Due-braccia. Tuttavia, la signora Zolfo mostra spesso il suo lato "androgino" e appare come un piccolo Signore con 6 braccia.\n17 17 La classe dei Tre-braccia Un solo membro di questa classe ha un ruolo importante. Si tratta del Signor Alluminio, un ragazzo un po leggero, ma che crea tuttavia solide unioni con le sorelle Ossigeno. Infatti, troviamo a volte delle comunità costituite da due fratelli Alluminio e tre sorelle Ossigeno, conosciute con il simbolo Al 2 O 3, che i mineralogisti chiamano Corindone. Gli altri membri di questa classe sono abbastanza nascosti e poco numerosi. Non ci sono Signore. Il Signor Alluminio è l'unico rappresentante importante della classe dei Tre-braccia. La classe dei quattro braccia In questa categoria troviamo alcune figure di spicco, in particolare i Signori Silicio e Titanio che mostrano un'attrazione estrema per le Sorelle ossigeno, formando il trio SiO 2 (Quarzo) e TiO 2 (Rutilo). Nei Quattro braccia, si incontrano personaggi noti. Vi è anche un personaggio piuttosto originale: è Papà Carbonio. Molto versatile, che può rimanere celibe o legarsi alla Signora Ossigeno per formare un'unione incompleta, la pericolosa coppia CO che può soffocare se non si fa attenzione, o il trio CO 2 che preoccupa molto gli ambientalisti al giorno d oggi.\n18 18 La coppia CO è molto pericolosa e può soffocare se non si fa attenzione. Questa coppia aspira sempre a sedurre una seconda signorina Ossigeno......per formare il trio CO2 che dà tanta preoccupazione agli ambientalisti. Il Carbonio è inoltre un importante azionista di società per idrocarburi ed è anche fortemente coinvolto nell organizzazione della materia viva! La catena di Butano C4H10 appartiene alla grande società degli idrocarburi\n19 19 Papà Carbonio è all'origine della vita! Papà Carbonio ha un ruolo importantissimo: spesso fa la festa col piccolo Idrogeno, formando piccoli gruppi, lunghe catene o anelli, che costituiscono il club molto ambito degli idrocarburi. Questo club si può ampliare con l'ammissione di altri membri, in particolare i fratelli Azoto e le sorelle Ossigeno, per formare gruppi più grandi noti come molecole organiche. Queste associazioni sono molto importanti perché sono all origine della vita. La classe dei Senza-braccia Questa è una classe a parte, molto settaria. I suoi membri non si legano mai a nessuno. Questi pochi scapoli inveterati sono gassosi a temperatura ordinaria. Vengono chiamati Gas rari. Il più noto di essi, il neon, può venire eccitato con delle scariche elettriche all'interno di un tubo di vetro. Rilascia allora una luce rossastra: sono i tubi luminescenti utilizzati per i pannelli pubblicitari luminosi. I Senza-braccia sono molto settari. Sono scapoli inveterati che non si legano mai a nessuno. Sottoposti a forti elettroshock, i gas rari emettono luce.\n20 20 Le altre classi sociali Sono molto meno rigide e strutturate delle classi precedenti, e gli individui che le compongono sono poco attaccati a delle tradizioni rigorose. Non c'è nessuna donna tra di loro. Hanno tutti delle proprietà dei metalli, la loro densità è piuttosto elevata e tengono molto spesso una o alcune braccia in tasca che tirano fuori solo in alcune occasioni. Essi non mostrano alcun entusiasmo per il matrimonio e possono anche rimanere single abbastanza a lungo. Molti di loro sono ben noti a causa dei servizi che rendono ai Terrestri. Tra questi possiamo citare i Signori Ferro, Rame, Nichel, Manganese, Argento, Oro, Platino e molti altri ancora.\n21 21 I matrimoni nel Paese degli atomi Il matrimonio è di regola nel Paese degli atomi. Quasi tutti gli atomi si legano a uno o più atomi, più spesso tramite l Agenzia Matrimoniale delle sorelle Ossigeno, che hanno quasi un monopolio in questo settore. Solo gli scapoli inveterati - i gas rari - come pure alcuni aristocratici, come Il Signor Oro e il Signor Platino, sfuggono a questa influenza. Altri ancora cercano di sottrarsi a questo obbligo. Tra questi citiamo il Signor Zolfo, Carbonio, e Rame 1. Tuttavia non sfuggono mai a lungo al matrimonio e finiscono quasi sempre per sottomettersi agli usi correnti del Paese degli Atomi 2. I matrimoni devono rispettare alcune semplici regole: Le unioni possibili sono la monogamia, la poligamia, la poliandria e le comunità. I partners devono in generale avere tante braccia femminili quante maschili. Tutte le braccia devono essere legate alle braccia di atomi di sesso opposto. Le coppie o i gruppi così formati sono chiamati "molecola". I chimici oggi preferiscono il termine "corpi composti". Per identificarli li si designa attraverso la lista dei simboli dei partner associati, vestiti ognuno di un numero indice che indica quanti sono. Inoltre molto spesso, si attribuisce loro un determinato patronimico. Il Signor sodio è monogamo: la sua unica manotiene stretta quella della Signora cloro. Il Signor titanio è poligamo. Legato a due sorelle Ossigeno, forma l unione TiO2 conosciuta dai mineralogisti sotto il nome di rutilo, anatase o brookite. 1 i chiamano elementi nativi " quelle sostanze naturali costituite da un solo elemento. Tra queste troviamo l oro, il platino, il rame, lo zolfo, il carbonio (il diamante e la grafite). 2 Per il loro uso personale, i Terrestri costringono alcune famiglie di atomi a divorziare e a diventare singol. E così che vengono ridotte in schiavitù le famiglie Ferro, Rame, Piombo, Zinco e molti altri ancora. Ma le sorelle Ossigeno vegliano furbescamente e minano gli sforzi dei Terrestri. Costringono il ferro ad arrugginirsi, il rame a ricoprirsi di verderame, e ossidano lo zinco e il piombo.\n22 22 Esiste anche la poliandria. Qui, la Signora Zolfo a messo mano sui fratelli Argento. I chimici chiamano questa unione solfuro di argento. Le mineralogisti parlano invece di argentite. Ma il più delle volte, gli atomivivono in piccole comunità. Qui, due fratelli Ferro sono si sono messi con tre sorelle Ossigeno, formando l ossido di Ferro Fe2O3 per i chimici o l ematite per i mineralogisti. Certificati di matrimonio Nel Paese degli atomi esiste un solo regime matrimoniale: la comunione dei beni. Le nuove proprietà delle molecole che costituiscono queste comunità sono descritte nei certificati di matrimonio stabiliti dai responsabili dello stato civile. Una delle principali caratteristiche delle molecole è il loro peso, chiamato peso molecolare. Lo si trova facilmente sommando i pesi atomici di tutti i membri della comunità. Sul certificato di matrimonio figurano ancora diverse informazioni, come ad esempio i punti di fusione e di ebollizione, il peso specifico, l indice di rifrazione e eventuali segni particolari. Certificato di matrimonio Davanti a noi sono stati uniti in matrimonio : Il Signor Silicio e due sorelle della famiglia Ossigeno. La comunità così formata porterà il nome e il simbolo seguenti: Patronimico : Simbolo : Altri nomi : Ossido di silicio SiO2 Silicio, quarzo, calcedonio, agata, ametista... Le proprietà che derivano da questa unione sono le seguenti : Peso molecolare : [grons] Punto di fusione : 1610 [C] Peso specifico : 2.65 [g/cm 3 ] Ebollizione : ca [C] Indice di rifrazione : 1.54 Durezza : 7 Segni particolari : Origine : Uso : Unione molto stabile, insolubile negli acidi, cristallizza nel sistema romboedrico. Uno dei costituenti dei graniti e negli gneiss. La disintegrazione di queste rocce produce la sabbia dei fiumi, dei laghi e degli oceani. Industria del vetro. Utilizzato per le sue proprietà piezoelettriche in elettronica.\n23 23 I nomi patronimici delle molecole I nuovi nomi delle comunità matrimoniali sono molto altisonanti, come nell antica nobiltà. Così la coppia designata come NaCl porta un bel nome composto: Signore e Signora Cloruro di sodio. Così constatiamo che, contrariamente all uso corrente tra i terrestri, è il nome della donna che costituisce il fondamento del patronimico. In questo modo tutte le unioni in cui la Signora Cloro è un partner importante, adotteranno un nome che comincia con "Cloruro di...". Tuttavia i nomi possono differire da una società ad un'altra. L'abbreviazione "NaCl" e il nome completo "Cloruro di sodio" sono termini chimici. Ma i mineralogisti assegnano nomi specifici alle sostanze chimiche che formano bellissimi cristalli: chiamano salgemma il minerale composto da NaCl, mentre nel linguaggio alimentare e casalingo lo conosciamo sotto il nome di sale da cucina! Il Signore e la Signora Cloruro di Sodio hanno un bel nome composto. Ma i mineralogisti preferiscono chiamarli salgemma......mentre droghieri e casalinghe li onosconocol nomedi sale da cucina! S\n24 24 Alcuni atomi possono a volte rimanere single Alcuni atomi, di solito molto portati per il matrimonio, come le Signorine ossigeno o i Signori idrogeno, possono, se non hanno avuto l'opportunità di trovare un partner, vivere un po di tempo non sposati. Tuttavia odiano la solitudine e nel loro celibato temporaneo, vanno sempre a spasso in coppia, tenendosi per mano. Questo è il caso del la sorelle Ossigeno quando si spostano nell'atmosfera. Le si designa allora con il simbolo O 2. A volte, ma molto più raramente, possiamo incontrare le sorelle Ossigeno tre a tre (O 3 ). Ecco due sorelle Ossigeno a passeggio nell atmosfera. Si danno la mano, visto che non hanno ancora trovato un buon partito. Questo trio preoccupa molto i Terrestri che l hanno battezzato Ozono e s inquietano molto della sua rarefazione crescente negli strati superiori dell'atmosfera! Altri atomi possono trovarsi bene pur essendo celibi. Questo è per esempio il caso dei signori Rame, ferro o argento che possono passeggiare tranquillamente con le mani in tasca. Più raramente, camminano in gruppi di tre. Questo piccolo gruppo, denominato Ozono, è molto efficace nel filtrare i raggi ultravioletti del sole. La sua rarefazione nell'alta atmosfera inquieta molto gli ambientalisti. In realtà sono per lo più i Terrestri che le costringono a rimanere single per gli usi che ne fanno. Tuttavia, le sorelle Ossigeno vegliano accuratamente e sono pronte a ossidare l'argento e il rame e ad arrugginire il ferro. Le Sorelle ossigeno spiano di nascosto gli atomi ancora single.\n25 25 Un incontro esplosivo Se per caso ad alcune sorelle Ossigeno nubili capita d incontrare alcuni fratelli Idrogeno, che camminano anche loro due a due, e se la temperatura ambiente è sufficientemente elevata per superare la loro timidezza, cadono bruscamente nelle braccia le une degli altri in una violenta esplosione di gioia per costituire delle molecole che uniscono ognuna una signorina Ossigeno a due fratelli Idrogeno. Questi nuovi gruppi sono noti con il nome di H 2 O o "molecola d'acqua". I chimici, refrattari alla poesia, descrivono questo tipo di storia commuovente a modo loro: O 2 + 2H 2 2H 2 O Durante una passeggiata le due sorelle Ossigeno incontrane alcuni fratelli Idrogeno... Questo esempio mostra una curiosa caratteristica della cerimonia del matrimonio: se l'atmosfera è molto calda, assistiamo a un aumento della temperatura ambiente con una esalazione di calore più o meno importante. Nel caso dell'unione di due Fratelli idrogeno con una signorina Ossigeno, il ri lascio di calore è tale che può portare ad una forte esplosione. I Terrestri provocano unioni di questo tipo per ottenere temperature elevate: come con le fiamme ossidriche!..la temperatura ambiente elevata li aiuta a superare la loro timidezza, e in una grande esplosione di gioia, contraggono unioni H2O, ben note dai Terrestri col nome di molecole d acqua. In alcuni casi contrari, l'atmosfera può diventare glaciale e tutto si raffredda. I Chimici, che amano mostrare di conoscere il greco, parlano di una reazione esotermica quando c è dispersione di calore, e di reazione endotermica quando c'è raffreddamento.\n26 26 I matrimoni non sempre durano a lungo Le unioni non sono mai definitive. Molto spesso succede che, se una molecola ne incontra un altra con affinità più forti dei vincoli del matrimonio, un partner di una unione si unisca al partner di un altra unione. Così, quando la coppia HCI incontra la molecola NaOH, il volubile sodio lascia l'unione NaOH per raggiungere la Signora Cloro e costituire con lei la molecola NaCl. Ai due fratelli Idrogeno non resta più che mettere su casa con la signora Ossigeno lasciata da parte, per formare la molecola H2O, già descritta sotto il nome di molecola d'acqua. Sempre nel linguaggio dei chimici, questa romantica avventura si scrive: Acido cloridrico + soda caustica cloruro di sodio + acqua o in forma abbreviata:! HCl + NaOH NaCl + H2O. Ed i chimici chiamano prosaicamente questo tipo di avventura: "reazione chimica"! Durante una passeggiata, la coppia HCl incontra il trio NaOH. Alcune idee di cambiamento vengono loro in mente... La Signora Cloro e il Signor Sodio si mettono insieme, lasciando la custodia dei due piccoli Idrogeno alla Signora Ossigeno che si adatta molto bene alla situazione! I Terrestri hanno imparato l'arte di provocare dei divorzi e di forzare gli atomi a nuove unioni che non sempre esistono in natura, tutto questo per loro comodità o per i bisogni della loro industria. E chiamano ciò "Chimica Applicata".\n27 27 L organizzazione sociale nel paese degli atomi L agitazione sociale è permanente Nel mondo degli atomi, tutti i personaggi sono felicemente agitati da movimenti danzanti incessanti. Alcuni addirittura si spostano instancabilmente a tutta velocità in tutte le direzioni, rimbalzando contro i loro congeneri o contro gli ostacoli che incontrano. Questa agitazione è permanente. Ma a differenza dei terrestri che si agitano e sbattono i piedi per riscaldarsi quando fa freddo, gli abitanti del mondo degli atomi sono ancora più agitati quando fa più caldo. Questa agitazione diminuisce quando fa più freddo e cadono addirittura in letargo quando la temperatura sia vicina ai 273,2 sotto lo zero. Questa temperatura viene chiamata "Zero assoluto". I Fisici hanno dimostrato che è impossibile ottenere una temperatura al di sotto di questo limite. Più fa caldo, più gli atomi sono agitati. Il freddo li paralizza. Intorno a -273 [C] cadono in letargo. L'istinto gregario spinge le molecole a riunirsi in gruppo Le molecole simili - e i pochi atomi single di una stessa famiglia - hanno una forte tendenza a raggrupparsi in gruppi distinti gli uni dagli altri. Si tratta di una certa forza d attrazione che spinge gli stessi atomi e le stesse molecole a stringersi gli uni contro gli altri. Questi gruppi hanno una forte densità di popolazione se sono sotto forma solida o liquida. La densità è inferiore se si\n28 28 tratta di un gas. Ad esempio, un rubino 1 di 20 carati (4 gr. e 1 cm3) è un gruppo che riunisce circa miliardi di miliardi di molecole di Al2O3 strette le une contro le altre. Un centimetro cubo d acqua contiene miliardi di miliardi di molecole d acqua, mentre uno stesso centimetro cubo di vapore acqueo contiene "solamente" 28 miliardi di miliardi di queste stesse molecole, ovvero circa 1200 volte di meno. I tre tipi di gruppi 2 Come tutti possiamo constatare, a pressione ordinaria il gruppo H2O (l acqua) esiste sotto forma liquida tra 0 e 100, sotto forma gassosa superiore a 100 (Vapore acqueo) e sotto forma solida al di sotto di 0 (il ghiaccio). Ci si può domandare cosa condizioni l'esistenza di uno stato piuttosto che un altro? La risposta sta nel comportamento sociale degli atomi e delle molecole. Prendiamo l'esempio della molecola H2O: 1. Al di sopra di 100 le molecole d acqua sono molto agitate e percorrono lo spazio ad alta velocità, rimbalzando l una contro l'altra o contro vari ostacoli. La forza di attrazione delle molecole è troppo debole per fermare una di loro nella sua corsa sfrenata quando passa vicino ad un altra: fenomeno che viene chiamato "Stato gassoso". 2. Quando invece la temperatura scende, la velocità delle molecole diminuisce e ad un certo momento questa forza di attrazione arriva a mantenere le molecole vicine tra loro senza tuttavia riuscire ad assegnare loro delle loro posizioni fisse: questo è lo stato liquido. Le molecole sono sempre agitate. Si spostano l una contro l altra, spingendosi in un folto gruppo di molecole identiche, senza troppo cercare di sfuggire a questa concentrazione. Ma abbiamo bisogno di un contenitore per prenderne una quantità significativa poiché la forza che le tiene tutte insieme è appena sufficiente per consentire loro di costituire delle goccioline. Questo è lo "stato liquido". Lo stato gassoso: le molecole si spostano ad una grande velocità, rimbalzando contro gli ostacoli che incontrano. Lo stato liquido: le molecole si agganciano debolmente l un l altra. Serve un recipiente per contenerle. 1 Varietà pregiata di corindone di color rosso 2 I fisici parlano di tre stati della materia.\n29 29 3. Quando la temperatura si abbassa ancora di più, l agitazione delle molecole diminuisce e le forze d attrazione riescono a mantenere ogni molecola in un posto fisso: è lo stato solido. Ma, sempre nervose, si agitano anche stando sul loro posto in preda ad una sorta di vibrazione, senza tuttavia riuscire ad abbandonare la postazione che è stata loro assegnata. Questo è "lo stato solido" e spesso è anche uno "stato cristallino"! Abbiamo davvero bisogno che la temperatura si avvicini molto ai 273,2 sotto lo zero perché la loro agitazione cessi definitivamente e cadano in letargo. L ordine regna nello stato cristallino Lo stato cristallino Quando gli atomi (o le molecole) si uniscono per formare un solido non si immobilizzano ovunque capiti, ma in posizioni ben precise che determinano una configurazione geometrica generale che si ripete, sempre identica a se stessa, in tutte e tre le direzioni spaziali. Questo stato ordinato della materia solida è chiamato stato cristallino. Praticamente tutte le sostanze minerali solide sono allo stato cristallino. Fanno eccezione solo il vetro e la plastica che non presentano una struttura atomica ordinata. Si parla allora di stato amorfo. Se prendiamo l'esempio della coppia NaCl, constatiamo che la signora Cloro e la Signora Sodio si immobilizzano alternativamente lungo i lati immaginari di un cubo. Questa disposizione si riflette nella forma dei cristalli di NaCl (o sale da cucina). È possibile rendersene conto esaminando con una lente d ingrandimento il deposito di sale che risulta dall evaporazione lenta di una soluzione d acqua salata: forma piccoli cubetti! La cosa più notevole dello stato cristallino è che la nozione di matrimonio ha un senso diverso. Una grande comunità che riunisce miriadi di unioni matrimoniali identiche prende forma e tutti gli atomi presenti costituiscono allora un immensa comunità composta da miliardi di miliardi di atomi, ma in una proporzione di atomi che è sempre uguale a quella della molecola originale. Così in un cubo di sale da cucina di un centimetro di lato, ci sono miliardi di miliardi di atomi di cloro e un numero identico di atomi di sodio. Halite (NaCl)\n30 30 L'anatomia degli atomi I vari organi degli atomi I fisici che hanno studiato l'anatomia degli atomi, hanno scoperto che sono costituiti principalmente da elettroni, particelle estremamente piccole e leggere che pesano circa 0,00054 grons- e che hanno ciascuna una carica elettrica negativa. Molto agitati, gli elettroni percorrono in un giro vorticoso di orbite molto diverse attorno ad un nucleo centrale estremamente piccolo, che è il cuore dell'atomo. Il volume approssimativamente sferico definito dalle orbite esterne degli elettroni costituisce il volume dell atomo, determinando in tal modo anche la sua dimensione. Il cuore dell atomo è costituito da due tipi di particelle, i neutroni e i protoni, che sono raggruppati al centro, tenuti insieme da delle forze molto potenti, che formano un anello il cui raggio è di circa volte più piccolo dell'atomo stesso! I principali organi degli atomi: il protone mostra dei caratteri maschili, il neutrone è uno scapolo inveterato e il piccolo elettrone si comporta come una Signora. I componenti fondamentali dell'atomo sono : Il protone, una particella con una carica elettrica positiva. Pesa circa 1 gron. Ce ne vogliono 602'200 miliardi di miliardi per fare un grammo! Ciò corrisponde approssimativamente al peso di uno dei fratelli Idrogeno. Il neutrone, particella dal peso praticamente identico a quello del protone, ma che non ha carica elettrica. L elettrone, particella circa 1840 volte più leggera di un neutrone o di un protone, che ha una carica elettrica negativa. A riposo, un atomo comporta tanti elettroni quanti protoni.\n31 31 Caratteristiche dei componenti degli atomi massa carica stato remissione prodotti di disintegrazione Nucleo centrale Protone stabile Neutrone instabile 1 18 min. protone + elettrone2 Involucro Elettrone stabile 1. quando è isolato, al di fuori di un nucleo. 2. in realtà c'è anche l'emissione di un neutrino, una particella quasi inosservabile che interessa molto gli astrofisici, ma che appartiene allo Strano Mondo delle particelle. Ogni famiglia di atomi è caratterizzata dal numero di protoni e di neutroni che costituiscono il suo nucleo. Tuttavia, se il numero di protoni è imperativamente fisso, quello dei neutroni varia leggermente tra i diversi isotopi di una stessa famiglia. E 'grazie alla grande foto di famiglia che si può conoscere il numero di protoni, neutroni ed elettroni che caratterizza ogni famiglia di atomi. Le regole sono: Il numero di protoni è uguale al numero d ordine della famiglia; Il peso atomico è uguale alla somma dei protoni e neutroni; di conseguenza : Il numero di neutroni è uguale al peso atomico meno il numero d ordine (o numero atomico); Il numero di elettroni è uguale 1 al numero di protoni (o numero d ordine della famiglia). Così, praticando l'autopsia del Signor Potassio, troviamo 19 protoni e 20 neutroni raggruppati nel nucleo e 19 elettroni che ne costituiscono l involucro esterno. Questi risultati sono registrati nel suo passaporto! L autopsia del Signor Potassio che pesa 39 grons, rivela l'esistenza di 19 protoni, 20 neutroni e 19 elettroni. 1 Attenzione! Si tratta del numero di elettroni dell atomo a riposo, non eccitato e con tutte le sue braccia in tasca, situazione molto rara. Infatti, per ogni braccio attivo, i signori perdono un elettrone. Con le Signore succede l opposto: per ogni braccio attivo guadagnano un elettrone!\n32 32 Gli elettroni determinano il comportamento sociale degli atomi Nel loro giro a spirale, gli elettroni percorrono delle orbite molto diverse attorno al nucleo centrale. La forza centrifuga che tende ad allontanarli dal nucleo è in equilibrio con la forza di attrazione dei protoni che li trattengono in questo modo nella loro area di influenza. Struttura dell atomo di Elio: il nucleo (ingrandito volte) è costituito da due protoni e due neutroni. Due elettroni gravitano ad alta velocità in orbite lontane dal nucleo. Le posizioni di tali orbite non sono arbitrarie, ma dipendono da regole piuttosto complicate. Man mano che il numero di elettroni aumenta, gli ultimi arrivati occupano delle orbite sempre più lontane dal nucleo. Il limite esterno della zona di attività degli elettroni può essere assimilato grosso modo a una sfera che costituisce, nel nostro modo immaginario, la taglia degli atomi. Possiamo raggruppare le orbite secondo i loro livelli di energia. Scopriamo dunque che gli atomi applicano il numero sacro otto 1 agli elettroni che sono distribuiti sul livello più esterno: gli atomi si sentono bene nella loro pelle solo quando ci sono otto elettroni sull orbita più esterna. Così il Signor Sodio, che ha solo un elettrone sul suo strato esterno, cerca di espellerlo. Questa espulsione ha l'effetto di fargli apparire un braccio e di farlo dimagrire un po! Il suo collega Silicio va a spasso con quattro braccia, perché ha dovuto espellere quattro elettroni per rispettare il numero sacro otto. La Signora Cloro, che ha normalmente sette elettroni nel suo strato esterno, preferisce catturare un elettrone in più per soddisfare la regola dell otto. E così che le appare un braccio. Le Sorelle Ossigeno devono catturare due elettroni per completare il loro strato esterno che ne contiene solo sei, si ritrovano così con due braccia. Il Signor Sodio espelle un elettrone tirando fuori un braccio dalla sua tasca. E un catione. 1 I Signori Idrogeno ed Elio sono dei casi speciali: venerano il numero 2!\n33 33 Gli atomi che catturano gli elettroni sono delle Signore. I chimici le chiamato anioni. Per ogni elettrone catturato guadagnano un braccio e prendono peso. Le Signore Cloro e Ossigeno prendono un po di peso 1 per strada! Gli atomi che hanno conquistato degli elettroni supplementari hanno un eccesso di carica negativa uguale al numero delle loro braccia. I chimici li chiamano anioni. Nel mondo degli atomi sono delle signore. Quelli che hanno espulso degli elettroni hanno guadagnato un eccesso di cariche positive uguale al loro numero di braccia. I chimici li chiamano cationi. Nel Mondo degli atomi, sono dei signori. Constatiamo quindi che sono gli elettroni che determinano il comportamento sociale degli atomi 2 : dimensioni, numero di braccia, sesso, affinità più o meno grande per il matrimonio. Gli elettroni sono dei "chicchi" di energia elettrica In un filo elettrico, i fratelli Rame sono tutti mantenuti dai terrestri nello stato di celibi. Sono costretti a tenersi per mano, e gli elettroni che hanno dovuto espellere circolano liberamente tra di loro. I Terrestri hanno sviluppato diverse pompe di elettroni - pila, batteria, dinamo, alternatore che fanno circolare questi elettroni liberi: questa è l elettricità. La corrente elettrica non è quindi niente altro che lo spostamento forzato di elettroni in un conduttore metallico. Essi si spostano sempre nella stessa direzione, fenomeno che viene chiamato corrente continua : e non fanno che andare e venire sotto l'impulso di un alternatore e questo procedimento si chiama corrente alternata! L'elettrone può quindi essere considerato un chicco unitario di energia elettrica. Il nucleo quanto a lui, costituito da protoni e da neutroni, è responsabile del peso dell'atomo. Esso è anche all origine di due malattie genetiche che colpiscono alcune famiglie di atomi: il decadimento radioattivo e la fissione nucleare. Ne parleremo più approfonditamente nel prossimo capitolo. 1 Il fatto di catturare degli elettroni fa ingrassare l atomo, il fatto di cedere degli elettroni gli fa perdere peso. 2 ovvero tutte le proprietà chimiche e la maggior parte di quelle fisiche.\n34 34 I generatori elettrici sono "pompe di elettroni". Fanno circolare nei conduttori elettrici degli elettroni liberi di atomi metallici. Il numero otto, le Signore, i Signori e gli altri Quindi c'è una relazione stretta tra la necessità di espellere o di captare degli elettroni e le tendenze affettive degli atomi. Possiamo riassumere questa relazione con le regole seguenti: 1. Gli atomi che emettono elettroni sono dei Signori. Acquisiscono tante braccia quanti elettroni espellono (i chimici li chiamano cationi). 2. Gli atomi che captano gli elettroni sono delle Signore. Possiedono tante braccia quanti elettroni hanno captato (i chimici li chiamano anioni). 3. Gli atomi non hanno bisogno di catturare o di espellere elettroni per soddisfare la regola di otto : sono degli scapoli inveterati. Vengono chiamati gas nobili. Non hanno braccia. Il Signor Alluminio è un catione 4. Alcuni atomi, che esitano tra il catturare o espellere degli elettroni sono a volte Signore, a volte Signori, a seconda della soluzione che hanno adottato per soddisfare al numero otto. Sono androgini. La famiglia Zolfo fa parte di questo ultimo caso. Ogni individuo a riposo possiede 6 elettroni nel suo strato esterno. I membri di questa famiglia esitano spesso davanti all alternativa seguente: o catturare due elettroni supplementari per raggiungere il numero otto, cosa che li trasforma in grosse Signore con due braccia; o espellere sei elettroni, cosa che li trasforma in piccoli Signori a 6 braccia. La Signora Ossigeno è un anione.\n35 35 Né catione, né anione, i l fratello Neon è fuori dal mondo A volte anione, a volte catione, la Signora (o il Signore) Zolfo è un androgino. Protoni e neutroni La massa di elettroni non supera mai lo 0,05% della massa totale di un atomo. Ciò significa in pratica che la quasi totalità della massa è racchiusa nei protoni e neutroni, essi stessi concentrati nel nucleo centrale di ogni individuo. Questo nucleo è circa volte più piccolo del atomo stesso. Il numero di protoni a caratterizzare una famiglia di atomi. Così i membri della famiglia Carbonio hanno sempre 6 protoni e quelli della famiglia Rame 29 protoni e quelli della famiglia Uranio 92 protoni. Questo numero corrisponde al numero di matricola o numero atomico. I numeri accompagnano sempre i protoni. Solo il piccolo Idrogeno non ne possiede. Tutte le altre famiglie contengono neutroni in numero approssimativamente uguale o leggermente superiore a quello dei protoni, per famiglie più leggere. Gli atomi più pesanti contengono più neutroni che protoni in una proporzione che può arrivare fino a una volta e mezzo il numero di protoni. In determinate circostanze, un neutrone 1 può trasformarsi in un protone dopo l'espulsione di un elettrone. Non si tratta di uno degli elettroni che gravitano attorno al nucleo, ma di un elettrone 2 che apparteneva alla struttura stessa del neutrone. Vedremo più avanti il significato di questo comportamento. Gli isotopi In alcune famiglie, il numero di neutroni può variare da un individuo all altro. Per esempio i membri della famiglia Rame hanno tutti 29 protoni, ma alcuni di loro hanno 34 neutroni e altri 36. Sul piano chimico le loro proprietà sono assolutamente identiche. Ciò che differisce è il loro peso atomico. Alcuni atomi di Rame pesano 63 grons, altri 65. Si tratta di due isotopi della famiglia Rame. Vengono chiamati 63 Cu et 65 Cu. Gli isotopi più conosciuti dal grande pubblico sono il Carbonio 14 ( 14 C) che è utilizzato per datare alcuni oggetti preistorici, il cobalto 60 (Co60) utilizzato in medicina e l uranio 235 (U235) utilizzato nelle centrali nucleari convenzionali. Ritorneremo più avanti sull argomento. 1 Si tratta di un neutrone fuori dal nucleo 2 vi è anche l'emissione di un neutrino, una particella quasi inosservabile che interessa molto gli astrofisici.\n36 36 Il Rame che troviamo in natura è costituito al 69% dall'isotopo 63 Cu e al 31% dall'isotopo 65 Cu. Il peso atomico del rame che figura nella grande foto è una media calcolata sul peso di 63 Cu e di 65 Cu. Questa è la ragione per la quale il peso atomico che figura sul passaporto dei membri della famiglia Zolfo non è un numero intero, ma di un numero frazionario: Alcuni membri della famiglia Rame non sono di molto peso: mancano di neutroni. In numerose famiglie di atomi troviamo degli isotopi. Ma nella maggior parte di esse, vi è un isotopo fortemente dominante, mentre gli altri sono più rari o estremamente rari. Ancora più all'interno del nucleo Se gli anatomisti dello Strano Mondo degli Atomi si accontentano di descrivere gli elettroni, i protoni e i neutroni nella loro interezza, alcuni terrestri, animati da un'insaziabile curiosità, cercano di conoscere la costituzione intima di tutte queste particelle. Con mezzi estremamente potenti sezionano i nuclei degli atomi per conoscerne l architettura. Uno dei laboratori dove si effettuano questi esperimenti è il CERN - abbreviazione di Consiglio europeo per la Ricerca Nucleare vicino a Ginevra. Ma questa è un'altra storia che vedrebbe la luce se, ancora più ispirati di Gulliver, potessimo introdurci nello Strano mondo delle Particelle 1 Peso medio calcolato di 63 Cu: 62,9298 x 69,09% = 43,4782 Peso medio calcolato di 65 Cu: 64,9278 x 30,91% = 20,0691 Peso atomico medio della miscela naturale Cu 63 Cu 65 = 63,5473\n37 37 Il decadimento radioattivo, una malattia genetica degli atomi Alcune famiglie di atomi sono affette da una malattia genetica che colpisce i loro nuclei (protoni e neutroni) e che i fisici chiamano "il decadimento radioattivo ". Questa malattia colpisce soprattutto le famiglie uranio, torio e alcune altre famiglie di minore importanza. Alcuni isotopi rari di famiglie ben note, sono anche loro colpiti da questa malattia. Li segnaleremo più avanti, a causa dell'interesse che il mondo dei Terrestri ha nei loro confronti. Questa malattia evolve più o meno rapidamente a seconda delle famiglie. E stata folgorante per le famiglie Tecnezio e Promezio che sono state interamente decimate e sono oggi completamente scomparse dal nostro ambiente. Al contrario, il decorso della malattia è molto lento per le famiglie Uranio e Torio. La malattia colpisce in particolare le famiglie Uranio e Torio Il triste caso della famiglia Uranio Il caso della famiglia Uranio è molto tipico, ecco perché è il caso di studiarlo nei dettagli: i membri di questa famiglia hanno tutti 92 protoni. La maggior parte di loro (99,3%) ha 146 neutroni: si tratta di 238 U. Gli altri (lo 0,7%) ne possiedono solo 143: si tratta di 235 U. I due isotopi sono affetti da decadimento radioattivo, ma la velocità di evoluzione della malattia è differente per ognuno di loro.\n38 38 Velocità di evoluzione della malattia Non è possibile prevedere l'evoluzione della malattia per un atomo specifico. Invece si può seguire statisticamente il comportamento di una comunità di atomi, il decadimento radioattivo che si verifica in modo aleatorio all'interno di quella comunità. Nello strano Mondo degli Atomi, si chiama periodo di remissione il tempo necessario alla scomparsa della metà degli individui di una comunità (i fisici parlano di emivita). Siamo dunque in grado di dire che la malattia è responsabile della scomparsa: della metà della comunità di 238 U ogni 4,5 miliardi di anni, della metà della comunità di 235 U ogni 710 milioni di anni 1 L'evoluzione dell'epidemia è già di per sé molto curiosa: in ogni momento i membri della comunità sanno che la metà di loro saranno colpiti nel corso di un periodo lungo 4.5 miliardi di anni per i fratelli 238 U e di 710 milioni di anni per i fratelli 235 U. I sintomi Prendiamo il caso di 238 U: tutto inizia con una convulsione improvvisa seguita da vomito di vari prodotti del nucleo. In questi prodotti, che sono i componenti della radioattività, si possono trovare: le particelle "alfa" [α], ciascuna composta da due protoni e due neutroni 2 ; le particelle "beta" [β], che sono degli elettroni (Formatisi nel nucleo dalla trasformazione di un neutrone in un protone); raggi "gamma" [γ], che sono dei raggi X molto potenti. Una particella α è costituita da due protoni e due neutroni. Ed è il nucleo di un atomo di Elio. Queste emissioni 3 sono accompagnate dalla trasmutazione del povero 238 U in un individuo marginale di un'altra famiglia (un isotopo raro e instabile di questa famiglia) poi, di ricaduta in ricaduta, dopo aver transitato tra due crisi per diverse altre famiglie, finisce per tramutarsi definitivamente in un isotopo stabile della famiglia Piombo: 206 Pb. 1 Si noti che U 235 scompare molto più rapidamente rispetto al suo genitore U 238. Oggi c'è solamente lo 0,7% di U 235 nell Uranio naturale. Ma questa proporzione era del 14% durante la formazione del sistema solare 4,6 miliardi di anni fa. 2 È interessante notare che una particella α è effettivamente un nucleo di un atomo di elio, He 4. 3 Il rilascio di queste diverse particelle e delle radiazioni γ costituisce la radioattività. Le cellule viventi sono molto vulnerabili a questi raggi che possono causare loro diverse degenerazioni, in particolare il cancro.\n39 39 Una particella β è un elettrone......prodotto dalla trasmutazione di un neutrone in un protone. Con emissione di un neutrino, particella ancora molto misteriosa. I raggi γ sono onde elettromagnetiche con una brevissima lunghezza d'onda. Sono dei raggi X estremamente penetranti. Meccanismo della malattia L'espulsione di una particella α (2 protoni e 2 neutroni) fa perdere 4 unità di peso all'atomo malato e lo fa retrocedere di due numeri atomici nel Grande Archivio 1. La perdita di una particella β (un elettrone prodotto dalla trasformazione di un neutrone in un protone) non comporta alcuna perdita significativa di peso, ma uno dei neutroni si trasforma in un protone, l'atomo malato cambia di numero atomico e progredisce di un posto nel Grande Archivio. Questa perdita delle particelle α e β è accompagnata da una forte febbre che provoca l emissione di calore e di raggi X ad alta energia: essi sono chiamati raggi γ. Il primo sintomo che colpisce i poveri 238 U è appunto la perdita di una particella α. Dimagriscono di 4 unità e pesano solo 234 grons. Poiché ci sono due protoni nella particella α, va indietro di 2 numeri nel registro delle matricole (o numero atomico). Si trasforma così in un membro della famiglia Torio (Numero atomico 90). Ma non si tratta di un membro effettivo della famiglia Torio, solo di un isotopo raro e instabile, l'isotopo 234 Th. 1 O tavola periodica\n40 40 Molto presto, il povero 234 Th perderà successivamente 2 particelle β, che lo trasformeranno in Protactinio 234 ( 234 Pa) per alcune ore, poi in 234 U (un isotopo molto raro della famiglia Uranio). Transiterà ancora per una decina di famiglie di atomi prima che la malattia completi la sua evoluzione. Qui sotto si può vedere in dettaglio questa evoluzione nella scheda della malattia di 238 U. Febbre alta e l espulsione di una particella α sono i primi sintomi della malattia Foglio della malattia Dr. Marie Sklodowska Nome del paziente : Uranio 238 Sintomi : pesantezza, nausea Simbolo :! U 238 Diagnosi : Numero di protone : 92 Numero di. neutrone : 146 Decadimento radioattivo congenito con un lungo periodo d incubazione (4.5 miliardi di anni) Stato N atomico Simbolo Peso Remissività Emissione Sintomi Uranio U 238 α perde un nucleo di He Torio Th giorni β espelle un elettrone Protattinio Pa h. 45 β espelle un elettrone Uranio U anni α perde un nucleo di He Torio Th anni α perde un nucleo di He Radio Ra anni α perde un nucleo di He Rado Rn giorni α perde un nucleo di He Polonio Po min. α perde un nucleo di He Piombo Pb min. β espelle un elettrone Bismuto Bi min. β espelle un elettrone Polonio Po sec. α perde un nucleo di He Piombo Pb anni β espelle un elettrone Bismuto Bi giorni β espelle un elettrone Polonio Po giorni α perde un nucleo di He Piombo Pb 206 totalmente insensibile alla malattia\n41 41 La fase finale scaturisce nella creazione di un atomo della famiglia Piombo: 206 Pb. Questo isotopo è immune alla malattia: è stabile e non evolverà ulteriormente nel corso del tempo. In sintesi: la malattia porta il Signor 238 U alla perdita successiva di 8 particelle α e 6 particelle β con periodi intermedi di remissione, durante i quali prende provvisoriamente in prestito l'identità di altri elementi, prima di raggiungere lo stato stazionario di piombo 206 ( 206 Pb). I terrestri hanno veramente cercato di fermare la malattia. Ma tutti gli studi che sono stati fatti arrivano alla conclusione che è impossibile rallentare o accelerare questa evoluzione. In maniera inevitabile i due isotopi naturali della famiglia dell Uranio si trasformano in diversi isotopi della famiglia Piombo secondo il procedimento qui sotto:! 238 U evolve verso 206 Pb con un periodo di remissione di 4,5 miliardi di anni,! 235 U evolve verso 207 Pb con un periodo di remissione di 710 milioni di anni. Un'altra famiglia importante è colpita da questo stesso tipo di malattia: la famiglia torio.! 232 Th evolve verso 208 Pb con un periodo di remissione di 14 miliardi di anni. Dopo una lunga malattia, i membri delle famiglie Uranio e Torio si trasformano e vengono adottati dalla famiglia Piombo. Anche altre famiglie sono soggette alla malattia Altre famiglie oggi ormai estinte sono state vittime di questa malattia. Consideriamo il caso delle famiglie Tecnezio e Promezio che abbiamo già precedentemente segnalato. Queste famiglie esistevano al momento della formazione del sistema solare. Ma nel loro caso la malattia è stata folgorante, il periodo di remissione è stato di un milione e mezzo di anni per l uno, due anni e mezzo per l altro.! 98 Tc evolve verso 98 Ru con un periodo di remissione di 1,5 milioni di anni.! 147 Pm evolve verso 147 Sm con un periodo di remissione di 2,5 anni. C'è anche il caso interessante della famiglia Radio. Questa famiglia avrebbe dovuto scomparire da tempo perché anche la sua malattia è stata folgorante:! 226 Ra progredisce verso 206 Pb con un periodo di remissione di anni.\n42 42 Ma incontriamo anche dei rappresentanti di questa famiglia, perché costituisce uno stadio intermedio della malattia di 238 U. La comparsa per trasmutazione di 238 U tra i membri della famiglia Radio assicura la sua presenza effimera nel mondo degli atomi: quelli che scompaiono vengono sostituiti da quelli che si formano! Esistono altri casi ancora, ma non serve soffermarci su questo tema in questo momento. Due famiglie prematuramente scomparse a causa del decadimento radioattivo folgorante. I geologi s interessano molto a questo tipo di malattia I geologi terrestri hanno notato da molto tempo che la temperatura delle rocce aumentava quando ci s immergeva nelle profondità della Terra. Questo aumento di temperatura è in media di 3 gradi ogni 100 metri. E 'più rapida nelle regioni vulcaniche, e più lenta nelle rocce più antiche. Questo aumento di temperatura è causato dall arrivo sulla superficie del globo di un flusso di calore che proviene dalle profondità. Studi hanno dimostrato che metà del calore che raggiunge la superficie è dovuto alla febbre che accompagna il decadimento radioattivo dei Signori Uranio e Torio, personaggi onnipresenti in piccole quantità nelle rocce di composizione granitica. Così, un cubo di granito 30 centimetri di lato emana calore sufficiente per produrre 1 litro di tè bollente a condizione però di raggiungere i anni! La febbre alta causata dalla malattia emana calore: la radioattività emessa da un blocco di granito di 100 kg permette di preparare un litro di tè bollente a condizione di attendere anni!\n43 43 Questo può sembrare un periodo molto lungo, ma i geologi hanno l abitudine di contare in miliardi di anni e in centinaia di chilometri cubici! In quest ottica il calore rilasciato da un km cubo di granito costituisce l equivalente di 600 litri di acqua bollente al giorno! Questo flusso di calore è responsabile dei fenomeni vulcanici che generano le rocce eruttive: ciò provoca la lenta deriva dei continenti, provoca la formazione delle catene montuose ed è la causa indiretta del processo di metamorfismo. La velocità di progressione della malattia può servire da orologio I geologi hanno immaginato di utilizzare la velocità di progressione della malattia per misurare l'età dei minerali e delle rocce. Essi hanno fatto il seguente ragionamento: 238 U, 235 U e 232 Th racchiusi in un minerale al momento della sua formazione, si trasformano rispettivamente in 206 Pb, 207 Pb e 208 Pb secondo leggi ben note. E 'come se avessimo incluso nel minerale tre clessidre i cui bulbi superiori sono riempiti di 238 U per l uno, di 235 U per il secondo e di 232 Th per l ultimo. Lentamente, ma con velocità diverse, questi atomi scendono verso il basso di ogni clessidra dove si accumulano sotto forma di 206 Pb per il primo, di 207 Pb per il secondo e di 208 Pb per l ultimo. Per ogni clessidra conosciamo le leggi dello scorrimento del tempo, ovvero la velocità di trasformazione degli atomi. È quindi possibile scoprire l'età di formazione di un minerale se sappiamo misurare le quantità relative di questi vari isotopi nel minerale. La velocità di progressione della malattia può servire da orologio La chimica non può distinguere tra due diversi isotopi di uno stesso elemento. In questo modo bisogna far ricorso a un procedimento fisico: la spettrometria di massa. A all'interno dello spettometro di massa, gli atomi sono accelerati poi deviati dalla loro traiettoria da un forte magnete. L'angolo di deviazione dipende dalla massa di ciascun isotopo. Un sistema di conteggio permette di stabilire le quantità relative a ciascuno di essi. Lo spettometro di massa permette di separare gli\n44 44 uni dagli altri gli isotopi di una stessa famiglia. Sfortunatamente l'uranio e il torio non sono elementi sempre presenti nei minerali e nelle rocce in quantità sufficiente. Anche i geologi si sono interessati ad alcuni membri marginali delle famiglie più note (alcuni dei loro isotopi sono poco abbondanti), come I Signori potassio 40, ( 40 K), Rubidio 87 ( 87 Rb) o carbonio 14 ( 14 C), che sono soggetti alla stessa degenerazione secondo gli schemi seguenti:! 40 K evolve verso 40 Ca o 40 Ar (argon) con una remissione di 1,3 miliardi di anni,! 87 Rb evolve verso 87 Sr (stronzio), con una remissione di 47 miliardi di anni,! 14 C evolve verso 40 N (azoto) con una remissione di anni. Questi elementi sono presenti nella maggior parte delle rocce. Dei metodi di misurazione di età simili a quelli descritti più sopra sono stati sviluppati per questi vari isotopi. Il caso di Papà Carbonio 14 Tutti hanno sentito parlare di Papà Carbonio 14 ( 14 C). A dire il vero si tratta di un Signore che chiede asilo alla famiglia Carbonio. Invece di essere fatto di 6 protoni e 6 neutroni, come tutti i membri della famiglia 12 C, comporta due neutroni supplementari che portano il suo peso a 14 grons invece dei soliti 12. Lo si trova nell'alta atmosfera, regione in cui i raggi cosmici 1 sono abbondanti. Questi sono generatori di neutroni e di tanto in tanto uno di essi colpisce il nucleo di uno dei fratelli azoto, espelle un protone e prende il suo posto. Così il povero azoto si trasforma, senza cambiare di peso, in un atomo di carbonio (l isotopo 14 C). Ma è un povero 14 C malato, colpito dal decadimento radioattivo con un periodo di remissione (emivita) di anni. Nell'alta atmosfera dove è stato creato, si sposa immediatamente con due sorelle Ossigeno per formare la molecola CO 2. Demograficamente, nell'atmosfera, il numero di fratelli 14 C che scompaiono, colpiti da questa malattia, è compensato dai nuovi arrivati frutto della trasmutazione dei fratelli azoto. La proporzione di 14 C nell'atmosfera rimane dunque costante. Il carbonio 14 proviene dalla trasmutazione di un atomo di Azoto che ha 1 Sono dei frammenti di nuclei atomici, soprattutto protoni, che ci vengono dallo spazio intersiderale di questi proiettili attraversano il corpo umano ogni secondo. L'interazione di questi protoni con gli atomi dell'atmosfera produce tra 2 e 3 neutroni al secondo per cm 2.\n45 45 assorbito inavvertitamente un neutrone errante proveniente dal sole. Le piante assorbono CO 2 durante tutta la Sposa due sorelle Ossigeno e prende il patronimico di anidride carbonica. Questo trio può essere assorbito dalle piante. vita, e la stessa proporzione di 14 C/ 12 C che esiste nell'atmosfera si trova anche nel legno. Ma una volta abbattuto un albero, lo scambio di CO 2 con l aria ambiente viene interrotto. Il sistema si chiude e all'interno del legno morto i fratelli 14 C scompaiono gradualmente senza essere sostituiti da altri. Così, un pezzo di legno che proviene dalla tomba di un faraone contiene molti meno 14 C di un legno appena tagliato. Poiché l'emivita dell'isotopo 14 del carbonio è anni, questo tipo di orologio è particolarmente adatto per gli archeologi e permette loro di misurare le diverse età comprese tra qualche secolo e anni circa. Il Carbonio 14 è molto utile agli archeologi.\n46 46 Un altra malattia genetica : La fissione spontanea degli atomi La fissione spontanea degli atomi Le famiglie Uranio e Torio soffrono anche di un'altra malattia genetica, fortunatamente molto più rara rispetto al decadimento radioattivo: la fissione spontanea degli atomi. Questa malattia si manifesta con la rottura brutale del nucleo dell'atomo colpito, accompagnata da una febbre colossale. I due frammenti prodotti vengono proiettati con grande violenza, l uno lontano dall altro, a costituire come stadio finale della malattia, due atomi più piccoli. Fortunatamente per quelli che sono soggetti a questa malattia, il periodo di remissione è molto lungo, ampiamente superiore a dei milioni di miliardi di anni. Questo significa per loro che la probabilità di scomparire per decadimento radioattivo, la malattia più comune, è almeno un milione di volte più grande di quella di essere colpiti dalla fissione spontanea. L Uranio 238 può anche essere vittima della fissione spontanea, una malattia per fortuna più rara del decadimento radioattivo. La fissione indota degli atomi (o FIDA) Non si parlerebbe nemmeno di questa fissione se i Terrestri non si fossero resi conto che questa malattia provocava una grossa febbre, emettendo una quantità colossale di energia e, soprattutto, se non si fossero resi conto che possono a loro piacimento accelerare la sua evoluzione in maniera vertiginosa. Così i terrestri hanno potuto inoculare questa terribile malattia ad alcune famiglie di atomi, principalmente ai vari membri della famiglia Uranio. Il virus è un neutrone.\n47 47 Il virus è un neutrone. L'isotopo 235 U è in grado di assorbire un tale neutrone se questo non si sposta troppo velocemente (si parla di neutrone lento o di neutrone termico). Il meccanismo della malattia Dopo che è gli è stato inoculato un neutrone, il povero 235 U diventa più pesante di un gron, trasformandosi in 236 U, un grosso balordo della famiglia Uranio che non riesce più a mantenere tutte insieme le particelle del suo nucleo. Come una goccia d'acqua che diventa troppo grossa e si divide in due goccioline più piccole, il povero 236 U scoppia e si frammenta in due atomi più piccoli, espellendo nello stesso tempo due o tre neutroni veloci. Appesantita di un neutrone, la vittima diviene molto instabile... poi si divide in due atomi più piccoli, liberando nello stesso tempo alcuni neutroni. Questo accesso brutale emana molta energia. Una perdita di peso incomprensibile Se si pesano i due nuovi atomi, con i due o tre neutroni prodotti, si ha la sorpresa di constatare che non si arriva del tutto ai 236 grons che pesava il nostro paziente 236 U, poco prima della sua crisi. C'è stata la perdita di un po di materia nel corso di questa fissione. E noi sappiamo, grazie ad Einstein, che questa materia si è trasformata in energia secondo la famosa relazione: E = m x c2 Questo significa più chiaramente: L Energia [E] è uguale alla massa mancante [m] moltiplicata per il quadrato della velocità della luce [c2].\n48 48 Questa malattia produce circa 200 milioni di volte più di energia per atomo scoppiato di quella che può produrre una molecola nella reazione chimica più violenta! Ecco dunque, un procedimento molto allettante per ottenere grandi quantità di energia! La malattia è accompagnata da una leggera perdita di massa. Ma cosa succede ai neutroni? Inoculando un neutrone nel nucleo del povero 235 U, abbiamo provocato la sua fissione, liberato dell energia resta uno scarto di 2 o 3 neutroni erranti 1. Che cosa succede a questi neutroni? Vengono espulsi nella materia ad alta velocità. Poiché sono neutri, non sono influenzati dalle orbite elettroniche degli atomi che potrebbero incontrare e, per provocare una nuova fissione, devono colpire più duramente il nucleo di 235 U. Ma l'obiettivo è molto piccolo e la probabilità di incontrare un nucleo di uranio per spezzarlo in due rimane estremamente bassa. Inoltre, i neutroni sono essi stessi colpiti da decadimento radioattivo fulminante che li trasforma molto rapidamente in un protone più un elettrone 2. 1 chiamati neutroni veloci dai fisici 2 dobbiamo ancora menzionare l'emissione di un neutrino, questa particella quasi inosservabile che prende con sé una parte dell'energia rilasciata.\n49 49 Possiamo comunque influenzare il caso! I terrestri sono intelligenti e sanno come modificare la probabilità di fissione di 235 U con un neutrone combinando due azioni: 1. Aumentando la concentrazione degli atomi 235 U. Nell uranio naturale estratto dalle miniere, c'è solo lo 0,7% di 235 U contro il 99,3% di 238 U. Si procede allora con l arricchimento di 235 U che avviene in costose fabbriche, cosa che aumenta il numero di obiettivi per unità di volume. Per gli usi comuni, lo si arricchisce di solito di circa il 3%. Possiamo aumentare questo arricchimento tanto quanto desideriamo. Ma lo si fa in realtà solo su richiesta dei militari, che ne hanno bisogno per degli usi molto specifici. 2. Per rallentare i neutroni I neutroni prodotti in una reazione di fissione sono troppo veloci per sperare di potersi agganciare al passaggio di un altro 235 U. Succede così che, con l aiuto di un moderatore, li si rallenti per renderli più "virulenti". Si pongono sul loro passaggio degli atomi leggeri, Il Signor Idrogeno, Berillio o Carbonio, per esempio. Gli urti successivi con questi atomi leggeri aumenteranno la velocità degli atomi leggeri che rallenteranno i neutroni. La combinazione di queste due condizioni, aumenta l'efficienza dei neutroni erranti. Diventa quindi possibile ottenere e mantenere una reazione a catena e, se si conosce il modo di controllarla, si può al tempo stesso costruire una centrale nucleare! Come funziona una centrale nucleare Le centrali nucleari possono differire l'una dall'altra a seconda delle caratteristiche del combustibile, della natura del mezzo ritardatore di neutroni e del sistema utilizzato per scambiare di calore tra il reattore e la turbina. Ma il principio di funzionamento è quasi sempre lo stesso. Schema semplificato di una centrale nucleare\n50 50 Il combustibile è costituito da barre di uranio arricchito di circa il 3% di 235 U. Queste barre sono immerse in acqua, cosa che rallenta (grazie al Signor Idrogeno) i neutroni emessi dalla fissione di atomi di 236 U, consentendo loro di provocare la fissione di altri atomi a loro volta. Queste reazioni di fissione emanano un enorme quantità di calore che permette di produrre il vapore necessario per il funzionamento di una turbina, che a sua volta aziona un generatore elettrico. In questo schema, l'acqua ha il doppio ruolo di moderatore dei neutroni e del liquido caloportatore, che permette il trasferimento dell energia alla turbina. Per arrestare la reazione, si lasciano cadere nel reattore delle barre di boro o di cadmio che hanno la proprietà di assorbire i neutroni e pertanto di arrestare la reazione. Ma dove sono i rifiuti nucleari? Se prendiamo in considerazione il decorso della malattia del povero 235 U vediamo che dopo aver assorbito un neutrone ed essersi trasformato in 236 U, si scinde in due altri atomi più leggeri. Ma quali sono questi atomi? Gli esperimenti dimostrano che ogni atomo di 236 U può scindersi in maniera differente dando origine a delle coppie di frammenti di fissione i cui pesi atomici sono generalmente compresi tra 72 e 166. Questi residui sono composti di una buona trentina di elementi ben noti dagli uffici dello Stato civile del mondo degli atomi, ma hanno tutti la sgradevole proprietà di comportare una proporzione eccessiva di neutroni rispetto al numero normalmente associato alla loro famiglia. Quindi questi sono isotopi pesanti delle note famiglie di atomi. Essi generalmente non esistono in natura e sono degli isotopi frutto della fissione indotta degli atomi (FIDA). Sono tutti instabili e colpiti da decadimento radioattivo 1. Sono loro che costituiscono i rifiuti nucleari indesiderabili! I neutroni in eccesso si trasformeranno, più o meno rapidamente, in protoni, espellendo delle particelle β (degli elettroni) e emanando un forte raggio γ e calore. Alcuni prodotti di fissione raggiungeranno il loro stato stazionario in pochi minuti, poche ore o qualche giorno. Essi sono altamente radioattivi, ma il corso della loro malattia è molto veloce. Ad altri ci vorranno anni o millenni per vedere finalmente la loro attività declinare significativamente. Questi elementi sono poco radioattivi, ma lo rimangono molto più a lungo! I rifiuti nucleari non sono solamente radioattivi, ma emanano anche molto calore. 1 Alcuni prodotti di fissione sono anche produttori di neutroni ritardati, come Kr 87 Kr 86 + n 0. Questi neutroni, anche se poco numerosi, giocano un ruolo molto importante nel controllo della reazione a catena.\n51 51 Inoltre, questa decadenza radioattiva di cui, vi ricordo, non si può modificare la velocità di evoluzione, rilascia molto calore che deve essere evacuato dalla centrale per lungo tempo ancora dopo l'arresto della reazione di fissione. Ecco perché dobbiamo immagazzinare il combustibile usato per diversi mesi o addirittura anni in una piscina prima di ritirarlo. E se sballasse la reazione? I neutroni si spostano e poiché non hanno carica elettrica, passano attraverso le nubi di elettroni degli atomi senza disturbarli. Bisogna veramente che urtino il nucleo di un atomo di Uranio per incorporarsi a quest ultimo. Per aumentare la probabilità di collisione, bisogna aumentare la concentrazione dell uranio naturale in 235 U o rallentare i neutroni, o ancora combinare queste due azioni. Quindi, se riusciamo a raccogliere una massa abbastanza grande di 235 U privata di suo cugino 238 U (arricchimento al 100%), possiamo provocare una reazione a catena. Ciò significa che, quando c è fissione spontanea di un solo atomo, i neutroni prodotti provocano a loro volta la fissione di altri atomi vicini, che liberano a loro volta nuovi neutroni che provocheranno nuove fissioni. Il numero di fissioni avvenute si moltiplica con una velocità prodigiosa, emanando un energia colossale in un periodo di tempo molto breve: si tratta di un esplosione nucleare! Per fortuna per noi, queste condizioni non sono mai soddisfatte nelle centrali nucleari dove un esplosione nucleare è impossibile! La massa necessaria a dare origine ad una reazione a catena è chiamata massa critica. Questa massa è di circa una ventina di kg per 235 U. Ecco qui tutti gli elementi per costruire una bomba atomica: Ricetta per la costruzione di una bomba atomica 1. Procuratevi del 235 U in quantità leggermente superiore alla massa critica, provvedendo nel contempo a mantenere l'uranio in due pacchetti separati;\n52 52 2. Disponete le due metà della massa di 235 U alle due estremità interne di un solido tubo corto; 3. Prevedete un sistema telecomandato che avvicini improvvisamente le due metà di 235 U l una con l altra per mezzo di una carica esplosiva, per esempio. 4. Allontanatevi a una distanza ragionevole. 5. Azionate il marchingegno!\n53 53 Fortunatamente non è così facile Questa ricetta è completamente teorica e vi consiglio di non provare perché, in pratica, le cose sono (per fortuna) molto più complesse di quanto non sembri. Prima di tutto il punto  della ricetta è difficile da realizzare perché la produzione di materia fissile in quantità sufficiente richiede una tecnologia sofisticata, delle fabbriche enormi, ed un enorme quantità di energia. Nessuno può dunque produrre discretamente dell 235 U fortemente arricchito. Il punto  è anche molto difficile da realizzare, perché se non si avvicinano in maniera sufficientemente rapida le due porzioni di 235 U, la reazione a catena non può prodursi. Infatti la fissione inizia già durante l avvicinamento delle due metà di 235 U e il calore emesso è così grande che fonde e volatilizza il combustibile prima ancora che la massa critica sia stata riunita. A mo di conclusione Nel corso dei loro esperimenti sulla fissione indotta degli atomi, i terrestri sono riusciti a creare delle famiglie che prima non esistevano. La più conosciuta è quella del Plutonio ( 242 Pu) che ha il numero 94 e che può anche essere utilizzata nella fabbricazione di bombe atomiche. Ci sono ancora una dozzina di altre famiglie i cui nomi si possono trovare sulla grande foto di famiglia (la tavola periodica), al di là della posizione dell uranio. Ma sono tutte colpite dalla malattia di decadimento radioattivo, con periodi piuttosto brevi di remissione, cosa che non lascia loro una grande speranza di vita. Tutte le manipolazioni di cui abbiamo discusso in precedenza hanno causato l'insorgere, non sempre desiderabile, di un gran numero di isotopi instabili di famiglie di atomi molto conosciuti. Abbiamo già segnalato queste famiglie parlando di rifiuti nucleari. Sebbene questi isotopi siano divenuti ingombranti e si debba ora trovare una soluzione per stoccarli, è comunque necessario segnalare che alcuni di essi sono molto utili all'uomo in varie applicazioni. Così i raggi γ emessi da questi isotopi sono in realtà dei raggi X estremamente penetranti. Essi permettono di fare delle radiografie di pezzi metallici e di assicurarsi che non contengano difetti. Sono quelli che vengono utilizzati per irradiare tumori cancerosi. In un altro campo medico ancora, possiamo verificare l'assorbimento di iodio di un malato mediante l iniezione di una piccola quantità di iodio radioattivo e seguendo con un rivelatore il E così che l esplorazione dello strano mondo degli atomi effettuata da esseri umani ha permesso lo sviluppo della chimica, la scienza senza la quale oggi non potremmo più vivere, visto che le sue applicazioni sono diventate onnipresenti nella nostra vita quotidiana. Allo stesso modo la fisica nucleare e l astrofisica ci fanno capire meglio le leggi profonde che governano il mondo degli atomi e dalle quali dipende il nostro universo.