The uncertain location of electrons - George Zaidan and Charles Morton

La posizione incerta degli elettroni - George Zaidan e Charles Morton

Traduttore: Patrizia C Romeo Tomasini Revisore: Elena Montrasio

You probably know that all stuff is made up of atoms

Forse sapete già che tutta la materia è composta di atomi

and that an atom

e che un atomo

is a really, really, really, really tiny particle.

è una particella davvero molto, molto, molto piccola.

Every atom has a core,

Ogni atomo ha un nucleo,

which is made up of at least one

composto da almeno

positively charged particle

una particella carica positivamente

called a proton,

detta protone,

and in most cases,

e, nella maggior parte dei casi,

some number of neutral particles called neutrons.

da un certo numero di particelle neutre, chiamate neutroni.

That core is surrounded

Il nucleo è circondato

by negatively charged particles called electrons.

da particelle cariche negativamente, chiamate elettroni.

The identity of an atom is determined

L'identità di un atomo è determinata

only by the number of protons in its nucleus.

esclusivamente dal numero di protoni presenti nel suo nucleo.

Hydrogen is hydrogen because it has just one proton,

L'idrogeno è idrogeno perché ha solo un protone,

carbon is carbon because it has six,

il carbonio è carbonio perché ne ha sei,

gold is gold because it has 79,

l'oro è oro perché ne ha 79,

and so on.

e così via.

Indulge me in a momentary tangent.

Concedetemi una breve digressione.

How do we know about atomic structure?

Come facciamo a conoscere la struttura atomica?

We can't see protons, neutrons, or electrons.

Noi non siamo in grado di vedere protoni, neutroni o elettroni.

So, we do a bunch of experiments

Allora facciamo un po' di esperimenti

and develop a model for what we think is there.

e sviluppiamo un modello per quello che pensiamo ci sia dentro.

Then we do some more experiments

Poi facciamo ancora altri esperimenti

and see if they agree with the model.

e vediamo se concordano con il modello.

If they do, great.

Se sì, fantastico.

If they don't, it might be time for a new model.

Se no, forse è tempo di sviluppare un nuovo modello.

We've had lots of very different models for atoms

Ci sono stati tanti modelli di atomi molto diversi

since Democritus in 400 BC,

a partire da Democrito, nel 400 a.C.

and there will almost certainly

e ce ne saranno quasi certamente

molti altri a venire.

be many more to come.

Okay, tangent over.

Okay, digressione finita.

The cores of atoms tend to stick together,

I nuclei degli atomi tendono a stare insieme,

but electrons are free to move,

ma gli elettroni sono liberi di muoversi,

and this is why chemists love electrons.

ecco perché noi chimici amiamo gli elettroni.

If we could marry them,

Se potessimo sposarli,

we probably would.

probabilmente lo faremmo.

But electrons are weird.

Ma gli elettroni sono strani.

They appear to behave either as particles,

Sembrano comportarsi o come particelle,

like little baseballs,

simili a piccole palle da baseball,

or as waves, like water waves,

o come onde, onde d'acqua,

depending on the experiment that we perform.

a seconda dell'esperimento che eseguiamo.

One of the weirdest things about electrons

Una delle cose più strane sugli elettroni

is that we can't exactly say where they are.

è che non si può dire esattamente dove si trovino.

It's not that we don't have the equipment,

Non è che non abbiamo l'attrezzatura,

it's that this uncertainty

è che questa incertezza

is part of our model of the electron.

fa parte del nostro modello di elettrone.

So, we can't pinpoint them, fine.

Quindi non siamo in grado di individuarli. Bene.

But we can say there's a certain probability

Però possiamo dire che c'è una certa probabilità

of finding an electron in a given space

di trovare un elettrone in un dato spazio

around the nucleus.

attorno al nucleo.

And that means that we can ask the following question:

Questo significa che siamo in grado di porre la seguente domanda:

If we drew a shape around the nucleus

Se disegnassimo una forma attorno al nucleo

such that we would be 95% sure

tale da poter essere sicuri al 95%

of finding a given electron within that shape,

di trovare un dato elettrone all'interno di quella forma,

what would it look like?

a cosa potrebbe somigliare?

Here are a few of these shapes.

Ecco alcune di queste forme.

Chemists call them orbitals,

I chimici le chiamano orbitali,

and what each one looks like

e l'aspetto di ognuna

depends on, among other things,

dipende, tra le altre cose,

how much energy it has.

da quanta energia possiede.

The more energy an orbital has,

Più energia ha un orbitale,

the farther most of its density is

più la maggior parte della sua densità

from the nucleus.

è lontana dal nucleo.

By they way, why did we pick 95%

A proposito, perché abbiamo scelto il 95%

and not 100%?

e non il 100%?

Well, that's another quirk

Beh, questa è un'altra stranezza

of our model of the electron.

del nostro modello di elettrone.

Past a certain distance from the nucleus,

Oltre una certa distanza dal nucleo,

the probability of finding an electron

la probabilità di trovare un elettrone

starts to decrease

inizia a decrescere

more or less exponentially,

in modo più o meno esponenziale,

which means that while it will approach zero,

il che significa che mentre si avvicinerà allo zero,

it'll never actually hit zero.

in realtà non toccherà mai lo zero.

So, in every atom,

Quindi, in ogni atomo,

there is some small, but non-zero, probability

c'è una qualche piccola probabilità, diversa da zero,

that for a very, very short period of time,

che per un periodo di tempo molto, molto breve

one of its electrons

uno dei suoi elettroni

is at the other end of the known universe.

si trovi all'altra parte dell'universo conosciuto.

But mostly electrons stay close to their nucleus

Ma, per lo più, gli elettroni stanno vicini al loro nucleo

as clouds of negative charged density

come nuvole di densità con carica negativa

that shift and move with time.

che si spostano e si muovono con il tempo.

How electrons from one atom

Il modo in cui gli elettroni di un atomo

interact with electrons from another

interagiscono con gli elettroni di un altro

determines almost everything.

determina quasi tutto.

Atoms can give up their electrons,

Gli atomi rinunciare ai loro elettroni,

surrendering them to other atoms,

cedendoli ad altri atomi,

or they can share electrons.

oppure possono condividere elettroni.

And the dynamics of this social network

E le dinamiche di questo social network

are what make chemistry interesting.

sono quelle che rendono la chimica interessante.

From plain old rocks

Dalle semplici e antiche rocce

to the beautiful complexity of life,

alla meravigliosa complessità della vita,

the nature of everything we see,

la natura di ogni cosa che vediamo

hear,

udiamo,

smell, taste, touch, and even feel

gustiamo,

odoriamo,

tocchiamo

e perfino percepiamo

is determined at the atomic level.

è determinata a livello atomico.