Individua particelle subatomiche e collega numero atomico e identità degli elementi.
Un atomo comprende un nucleo molto piccolo, contenente protoni e, nella maggior parte degli atomi, neutroni, e una regione circostante occupata dagli elettroni. I protoni hanno carica positiva, i neutroni sono elettricamente neutri e gli elettroni hanno carica negativa. Poiché protoni e neutroni sono molto più massivi degli elettroni, la maggior parte della massa atomica è concentrata nel nucleo. La rappresentazione non va confusa con un sistema planetario di orbite rigide: qui interessa distinguere le particelle, le loro cariche e la loro distribuzione generale. Questa struttura consente di descrivere in modo preciso l’identità di un elemento e la carica di un atomo o di uno ione.
Il numero atomico Z indica quanti protoni sono presenti nel nucleo e determina l’identità dell’elemento: un atomo con Z=6 è carbonio, mentre con Z=8 è ossigeno. In un atomo neutro le cariche positive dei protoni e quelle negative degli elettroni si compensano, quindi protoni ed elettroni sono in ugual numero. Il numero di massa A è la somma dei protoni e dei neutroni del nucleo. Di conseguenza il numero di neutroni si calcola sottraendo Z da A: N=A−Z. Per esempio, un atomo con A=23 e Z=11 ha 11 protoni e 23−11=12 neutroni; se è neutro possiede anche 11 elettroni. Si tratta di conteggi di particelle, non di masse atomiche medie riportate nella tavola periodica.
Atomi dello stesso elemento conservano lo stesso numero di protoni, ma possono avere numeri diversi di neutroni: queste varianti sono isotopi e hanno numeri di massa diversi. Se un atomo acquista o perde elettroni diventa uno ione, rispettivamente negativo o positivo; il numero di protoni non cambia e quindi l’elemento rimane lo stesso. Per esempio, un atomo neutro di ossigeno ha Z=8 e dunque otto elettroni. La distinzione tra numero atomico, numero di massa e carica evita errori: Z identifica l’elemento, A comprende protoni e neutroni, mentre la differenza tra protoni ed elettroni spiega la carica. Queste regole permettono di interpretare simboli atomici e di calcolare le particelle subatomiche quando sono noti A, Z e l’eventuale carica.
- Il numero atomico è il numero di protoni.
- In un atomo neutro protoni ed elettroni sono in ugual numero.
- Gli isotopi differiscono per numero di neutroni.
Metti alla prova quello che hai letto
Un atomo neutro con numero atomico 8 possiede quanti elettroni?
- 4
- 8
- 16
- Dipende dal numero di massa
Soluzione e spiegazione
8. In un atomo neutro il numero di elettroni uguaglia gli 8 protoni indicati da Z.
Fonti
- 2.3 Atomic Structure and Symbolism, Chemistry 2e — OpenStax, Rice University
- 4.11: Atomic Structure and Isotopes, ChemPRIME — Chemistry LibreTexts (ChemPRIME, Moore et al.)
- isotopes — IUPAC Gold Book — International Union of Pure and Applied Chemistry
Nota editoriale
Confronto assistito documentato; revisione docente necessaria
Il registro editoriale conserva riserve aperte sull’indipendenza dei riscontri: l’elenco delle fonti non certifica da solo due verifiche indipendenti di ogni affermazione.