Numero atomico e numero di massa

NUMERO ATOMICO E NUMERO DI MASSA

Gli atomi sono formati tutti dalle stesse particelle, cioè elettroni, protoni e neutroni. In natura esistono però 92 tipi di atomi diversi, che corrispondono ad altrettanti elementi chimici. Questi ultimi si distinguono in base al numero di protoni, e quindi di elettroni, che il loro atomo contiene. Tale numero è detto numero atomico, e si indica con la lettera Z.
Poiché ogni elemento chimico si differenzia dagli altri per il proprio numero atomico, possiamo affermare che un atomo è la più piccola parte di materia che conserva le proprietà di un elemento chimico.
L’atomo più semplice è quello dell’idrogeno, l’elemento chimico più diffuso nell’Universo. L’atomo di idrogeno, che ha nel nucleo un solo protone intorno a cui gira un solo elettrone, ha numero atomico Z = 1 (5).
L’atomo dell’elio, il secondo elemento più diffuso in natura dopo l’idrogeno, ha due protoni, due neutroni e due elettroni, quindi Z = 2 (6).
Il numero atomico degli elementi cresce poi in modo continuo, in conseguenza dell’aumento del numero di protoni ed elettroni: esiste un elemento, il litio, che è un metallo molto leggero, con Z = 3 (7), un altro elemento con Z = 4 (il berillio, anch’esso un metallo), e così via.
Ogni elemento chimico viene inoltre identificato in base al numero di protoni e di neutroni contenuti in un suo atomo, espresso con il numero di massa. Questo valore fornisce infatti un’approssimazione della massa di un atomo, anche se non corrisponde precisamente a essa, e viene indicato con A.

GLI ISOTOPI

Come abbiamo detto, tutti gli atomi di uno stesso elemento hanno lo stesso numero di protoni ed elettroni. Non è così per i neutroni, che sono invece presenti nel nucleo in numero variabile. Gli atomi di un elemento che presentano un numero differente di neutroni si chiamano isotopi.
Uno stesso elemento, quindi, può presentarsi in forme diverse, dette isotopi, a seconda del numero di neutroni che stanno nel nucleo, mantenendo lo stesso numero di protoni, ossia uguale comportamento chimico (il numero di neutroni non determina infatti le proprietà chimiche). Poiché nel numero di massa è compreso il numero di neutroni, gli isotopi di uno stesso elemento hanno numero di massa diverso. Gran parte degli elementi che si trovano in natura si presenta con due o più isotopi. Per esempio l’atomo dell’idrogeno (Z = 1) può essere privo di neutroni, oppure averne uno o anche due. L’idrogeno ha quindi tre isotopi: il pròzio, senza neutroni, il deuterio, che ne possiede 1, e il trizio che ne ha 2 (8).
Anche il carbonio (Z = 6) si trova in natura in due isotopi: uno è detto carbonio-12 perché ha 6 protoni e 6 neutroni, l’altro carbonio-13, perché ha 6 protoni e 7 neutroni. I numeri 12 e 13 sono dunque i numeri di massa dei due isotopi.

    SCIENZE +     Quanto pesa un atomo

Protoni, neutroni ed elettroni, per quanto piccoli, hanno una loro massa, e la somma di queste masse indica la massa complessiva di un atomo, detta massa atomica (da non confondere con il numero di massa che “conta” protoni e neutroni). La massa di un atomo, come è semplice immaginare, non può essere espressa agevolmente in grammi: i numeri ottenuti sarebbero piccolissimi e scomodi nel caso di calcoli; per esempio, il peso di un elettrone, in grammi, è 9,11 × 10^-28 g. È stata perciò individuata una unità di misura convenzionale che ha come campione la massa di un particolare isotopo del carbonio e che viene detta unità di massa atomica (u.m.a.). La massa atomica viene misurata con uno strumento molto complesso che si chiama spettrometro di massa (nella foto).