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12
Il numero di massa si scrive in alto a sinistra del simbolo dell’elemento:
1
H
12
C
14
N
16
O
235
U
(Si può anche scrivere: idrogeno-1, carbonio-12 ecc.)
Spesso si indicano sia il numero atomico sia quello di massa:
In generale, chiamando X il simbolo dell’elemento,
Qualsiasi atomo, rappresentato in questo modo per evidenziarne le carat-
teristiche nucleari, è detto
nuclide
.
Gli isotopi: stesso numero di protoni ma diverso numero di neutroni
Gli atomi di uno stesso elemento chimico hanno il medesimo numero atomi-
co, ma non obbligatoriamente lo stesso numero di massa, poiché possono
possedere un diverso numero di neutroni.
Si definiscono
isotopi
i nuclidi di un elemento aventi uguale numero atomi-
co e diverso numero di massa. Possiedono identiche proprietà chimiche, ma
massa diversa.
La maggior parte degli elementi chimici è una miscela di isotopi, presenti
in natura in percentuali differenti ma costanti nel tempo. Il caso più noto è
quello dell’idrogeno (
Z
=
1), di cui esistono tre isotopi (
figura 13
):
•
l’
idrogeno normale
, o
pròzio
, con nucleo formato solo da un protone,
che costituisce il 99,985% della miscela isotopica;
•
il
deuterio
, con un protone e un neutrone nel nucleo, che costituisce
lo 0,015%;
•
il
trizio
3
1
H, con un protone e due neutroni, presente nella miscela in per-
centuale irrilevante.
Un altro esempio importante è quello del carbonio (
Z
=
6), anch’esso con tre
isotopi:
Il carbonio-14 è un isotopo radioattivo utilizzato per
la datazione dei fossili.
Possiamo ora capire il motivo per cui la massa atomica relativa, a differen-
za del numero di massa, non è mai un numero intero, nonostante i protoni
e i neutroni abbiano massa praticamente uguale a 1 u e la massa degli elet-
troni, molto minore, sia ininfluente nel computo finale.
La massa atomica di un elemento è la
media ponderata
delle masse atomi-
che degli isotopi che lo costituiscono. Per media ponderata si intende una
media che tiene conto dell’abbondanza percentuale di ogni isotopo in natura
(
abbondanza isotopica
).
Il potassio, per esempio, esiste come
39
K (93,2%) e
41
K (6,8%).
La sua massa atomica si ricava così:
e questo valore corrisponde alla misura sperimentale.
Gli atomi possono perdere o acquistare elettroni: cationi e anioni
Un atomo neutro contiene lo stesso numero di protoni e di elettroni; il nu-
mero di elettroni però può variare.
Un atomo che perde uno o più elettroni si trasforma in uno
ione positivo
, o
catione
.
39 93 2 41 6 8
100
391
⋅
+ ⋅
=
,
,
,
6
12
6
13
6
14
C, C e C.
1
2
H
1
1
H
Z
A
X
92
235
U
8
16
N
7
14
N
6
12
C
1
1
H
figura 13
I tre isotopi dell’idrogeno naturale.
+
_
_
+
_
1
1
H
2
1
H
3
1
H
idrogeno (prozio, 99,98%)
deuterio (0,015%)
trizio (radioattivo)
_
+
elettrone
protone
neutrone
+
numero atomico
numero di massa
simbolo chimico