Gli isotopi

 

Il numero atomico, il numero di massa e gli isotopi

Nei suoi esperimenti Rutherford notò che a seconda del tipo di metallo usato le radiazioni alfa subiscono una differente deviazione. Più è ampio l’angolo di deviazione delle particelle alfa più è alto il valore della carica positiva del nucleo.

Già si era a conoscenza che i protoni e i neutroni occupano uno spazio molto ridotto rispetto al nucleo e che l’atomo ha una struttura essenzialmente vuota, in cui si muovono i piccolissimi elettroni la cui massa è trascurabile.

Quindi grazie ad esperimenti successivi si arrivò ad affermare che:

  • atomi di uno stesso elemento, che hanno lo stesso valore di carica positiva contengono lo stesso numero di protoni nel nucleo;
  • atomi di elementi diversi hanno un numero diverso di protoni nel nucleo.

Da queste deduzioni fu definito il numero atomico che corrisponde al numero di protoni contenuti nel nucleo ed è diverso per ogni elemento.

Il simbolo del numero atomico è la Z. Spesso il suo valore è riportato sulla tavola periodica in basso a sinistra al simbolo dell’elemento.

Per esempio tutti gli atomi con 7 protoni sono atomi di azoto.

 

In un atomo neutro il numero atomico indica anche il numero di elettroni presenti.

Quindi in definitiva il valore del numero atomico ci permette di distinguere un elemento da un altro.

In seguito furono effettuati ulteriori esperimenti, infatti il fisico inglese James Chadwick bombardò con particelle α una sottile lamina di berillio e notò che alcune particelle non venivano deviate , quindi queste particelle dovevano essere prive di carica e quindi le battezzò neutroni.

Nel nucleo il numero di protoni è uguale al numero degli elettroni. Quindi in seguito alla scoperta dei neutroni,per essere più precisi, si introdusse un altro termine che era quello di numero di massa (simbolo A) che indica la somma del numero dei protoni Z e del numero di neutroni N contenuti nel nucleo.

In definitiva un atomo è descritto da due numeri e cioè il numero atomico Z,che viene scritto in basso a sinistra dell’elemento, e il numero di massa A, che viene scritto in alto a sinistra del simbolo dell’elemento.

Sappiamo che l’idrogeno naturale è formato da un protone e un elettrone. In piccola parte esistono degli atomi d’idrogeno che presentano un protone, un elettrone e uno o due neutroni; la presenza di un numero di verso di neutroni nel nucleo non influenza le proprietà chimiche dell’atomo, ma quelle fisiche. Questi atomi diversi vengono chiamati isotopi che sono atomi di uno stesso elemento, (cioè con uguale valore di Z) ma differisce con il numero di neutroni( quindi nella A).

Esistono circa duemila isotopo oggi conosciuti, alcuni presenti in natura, altri ricavati artificialmente. Per esempio l’idrogeno ha tre isotopi e cioè l’idrogeno, il dueterio e il trizio. Il primo ha massa circa uguale a 1u , il secondo a 2u e il terzo a 3u.

Un isotopo si indica con il nome dell’elemento seguito dal numero di massa. Vediamo per esempio i simboli usati per gli isotopi del carbonio:

_{6}^{12}\textrm{C} (carbonio-12)                _{6}^{13}\textrm{C} (carbonio-13)                 _{6}^{14}\textrm{C} (carbonio-14)

Il carbonio 12 quindi presenterà 6 neutroni e 6 protoni (12 – 6); il carbonio 13 7 neutroni e 6 protoni (13 – 6); infine il carbonio 14 8 neutroni e 6 protoni (14-6).

Vedi programma di chimica