Descrizione schematica elementare Della struttura della materia che

Descrizione schematica elementare Della struttura della materia che costituisce i vari corpi Quark, protone, neutrone, elettrone, positrone, neutrini, gluoni, bosoni atomo, elementi, molecole, composti inorganici, organici cellule, unicellulari, pluricellulari I corpi sono costituiti da atomi, molecole le molecole sono costituite da atomi gli atomi sono costituiti da nucleoni (protoni, neutroni) ed elettroni i nucleoni sono costituiti da quark le cellule sono costituite da molecole viventi unicellulari e pluricellulari (vegetali e animali)

corpo molecole atomi nucleoni elettrone quark

Le particelle formano i vari raggruppamenti (nuclei, atomi, molecole, corpi) mediante l’intervento di quattro forze fondamentali mediate da specifici mediatori Gravitazionale ( su masse; gravitone ? ? ) forte (su adroni, nuclei; gluoni) debole ( decadimento beta; bosoni) elettromagnetica (su cariche; fotoni) La materia si può presentare in tre stati di aggregazione diversi solido, liquido, aeriforme con possibilità di scambio in funzione della temperaura passaggi di stato fusione, solidificazione vaporizzazione, condensazione, liquefazione sublimazione

La materia si può presentare in tre stati di aggregazione diversi solido, liquido, aeriforme con possibilità di scambio in funzione della temperaura passaggi di stato fusione, vaporizzazione, condensazione, liquefazione solidificazione, sublimazione

Particelle elementari costituenti atomi Protone p +1 Neutrone n 0 Elettrone e-1 atomo Nucleo con nucleoni: protoni e neutroni Perinucleo con elettroni

Elementi chimici (naturali) 92 diversi tra loro per specifiche proprietà Costituiti solo da protoni, neutroni, elettroni, che risultano sempre con le stesse caratteristiche Gli elementi chimici risultano diversi tra loro, pur essendo costituiti da particelle uguali nei diversi elementi : la diversità negli elementi dipende dal diverso numero di protoni (pari al numero di elettroni) presente : numero atomico Z (da 1 a 92): il numero di neutroni (N), che aumenta con l’aumento di Z , più Z , fornisce il numero di massa A ( che indica la massa dell’atomo dell’elemento ) : A=Z+N Z=1 N=1 A = Z+N=2 Z=2 N=2 A=Z+N=4

Isotopi : atomi dello stesso elemento, con diverso numero di neutroni le proprietà chimiche non cambiano: cambia solo la massa atomica Z = 1 ; N = 0 ; A = Z+N =1 prozio H( Z, A) , H( 1, 1) A Z = 1 ; N = 1 ; A = Z+N =2 deuterio H( Z, A) , H( 1, 2) Z = 1 ; N = 2 ; A = Z+N =3 trizio H( Z, A) , H( 1, 3) H Z i d r o g e n o

uranio Nome e simbolo elemento Uranio U Numero atomico Z 92 235 Numero di massa A 235, 238 U Atomo di uranio U 92 92 Nuclide isotopo uranio U Nuclidi isotopi di uranio 238 92 U 235 238 U U 235 92 U U

Struttura dei protoni e neutroni (e altri adroni: barioni e mesoni) Sono costituiti da particelle (quark) mantenute all’interno del nucleone mediante interazione forte (mediata da bosoni, gluoni) Quark e gluoni non esistono indipendentemente dai nucleoni Si conoscono sei tipi (sapori) di quark up u , down d, charme c, strange s, bottom b, top t protone con struttura uud neutrone con struttura udd Ogni sapore può presentare una proprietà (colore) rosso, verde, blu Ogni quark possiede una carica elettrica frazionaria +2/3 o -1/3 e altre proprietà indicate con numeri quantici Protone uud Up u Down d +2/3 -1/3 +2/3 -1/3 Neutrone udd -1/3

Un quark emettendo o assorbendo un gluone cambia colore, non sapore g g u u u Un quark emettendo o assorbendo un bosone W cambia sapore, non colore W u d d u W d u

Trasmutazione naturale degli elementi e decadimento beta Uranio Z 92 A 239 Nettunio Z 93 A 239 N >>>>> P + e + n Un neutrone si trasforma in un protone e viene emesso un elettrone con un antineutrino Cambia Z da 92 a 93 : U (92 -239) > Np (93 -239) primo elemento transuranico Nettunio Z 93 A 239 neutrone protone u d Un quark cambia da d a u neutrone udd diventa protone uud u d d u e W n Bosone W produce elettrone e , antineutrino n

Trasmutazione naturale degli elementi e decadimento beta Np Z 93 A 239 Plutonio Z 94 A 239 N >>>>> P + e + n Un neutrone si trasforma in un protone e viene emesso un elettrone con un antineutrino Cambia Z da 93 a 94 : Np (93 -239) > Pu (94 -239) secondo elemento transuranico Plutonio Z 94 A 239 neutrone protone u d Un quark cambia da d a u neutrone udd diventa protone uud u d d u e W n Bosone W produce elettrone e , antineutrino n

Trasmutazione naturale mediante decadimento beta - U (92, 239) >>> Np (93, 239) + e + n Pu (94, 239) + e + n Trasmutazione naturale mediante decadimento beta + B (5, 8) >>> Be (4, 8) + e+ + n Boro diventa berillio trasformando un protone in un neutrone ed emettendo un positrone e+ insieme a un neutrino neutrone protone u u d W e+ n u d d

Atomi dello stesso elemento o di elementi diversi possono formare gruppi atomici: molecole Numero elementi diversi (atomi) 92 numero molecole diverse : infinito…

Idrogeno + cloro > acido cloridrico H 2 + Cl 2 >>> 2 HCl

Anidride carbonica + acqua >>> acido carbonico CO 2 + H 2 O >>> H 2 CO 3

Glucosio + glucosio > maltosio Glucosio + fruttosio >>> saccarosio Amminoacido +amminoacido >>> dipeptide

Da minerali a roccia Quarzo + muscovite + ortoclasio >>> granito

La materia strutturata come insieme di atomi o di molecole si presenta con massa e volume variabile nei corpi allo stato fisico solido(rocce), liquido(acqua) o aeriforme(ossigeno) I corpi possono appartenere ad esseri non viventi Elementi nativi Minerali Composti del carbonio rocce Viventi cellule-unicellulari-pluricellulari batteri-funghi-animali-vegetali

Elementi nativi (zolfo, argento, oro, platino…) Minerali : cloruri(salgemma) ossidi(ematite. . ) idrossidi(limonite. . ) carbonati(calcite. . ) solfati(baritina. . ) solfuri(blenda. . ) silicati(tormalina. . ) Composti del carbonio glucidi, lipidi, protidi… rocce : magmatiche intrusive (granito, diorite. . ) effusive (porfido, trachite. . ) sedimentarie clastiche(argilla, arenaria. . ) chimiche(gesso, salgemma) organogene(travertino, radiolarite. . ) metamorfiche regionali(gneiss, fillade. . ) termometamorfiche(marmo)

Sintesi su origine della materia BIG BANG ? Energia e Massa interscambiabili E = m*V^2 /2 creazione e annichilazione particelle varie di materia e antimateria scomparsa della antimateria, residua materia come insieme di quark, gluoni, elettroni liberi per elevata temperatura Espansione dell’universo e raffreddamento quark e gluoni confinati e formazione di nucleoni (protoni e neutroni) prosegue espansione e raffreddamento formazione di nuclei leggeri (idrogeno, deuterio, litio, helio. . ) con unione di protoni e neutroni cattura di elettroni e formazione degli atomi (H, Li, He. . ) disaccopiamento tra fotoni ed elettroni : inizia il Red Shift … prosegue espansione: formazione nebulose, galassie, prime stelle (nucleosintesi in stelle, esplosione supernove, immissione di nuovi elementi nello spazio) formazione di stelle con elementi derivati dalla nucleosintesi precedente esplosione di supernove ed emissione di nuovi elementi sitetizzati comparsa di sistemi planetari, terra (con elementi sintetizzati nelle stelle) terra. evoluzione chimica, evoluzione biochimica, comparsa della vita evoluzione esseri viventi

E = m*V^2/2 Quark, antiquark, elettroni, positroni, gluoni Uud protone Udd neutrone Confinamento dei quark u, d in nucleoni protone uud , neutrone udd Formazione di nuclei di idrogeno, deuterio Formazione di atomi di idrogeno, deuterio

Galassie e stelle che sintetizzano nuovi elementi esplodono e immettono elementi nella galassia Nuove galassie e stelle arricchite con nuovi elementi: evoluzione supernove, altri elementi Sistema planetario, sole e pianeta terra fornito dei 92 elementi che conosciamo

Litosfera minerali, rocce atmosfera: ossigeno, azoto, anidride, carbonica… idrosfera: acqua Biosfera: batteri, funghi, vegetali, animali Magnetosfera: protegge da vento solare, raggi cosmici

Energia <<< >>> massa quark, gluoni, elettroni, positroni, materia, animateria Residua materia : formazione di nucleoni, nuclei, atomi Alcune discipline che riguardano l’argomento trattato astronomia, astrofisica, chimica, biologia matematica