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I primi modelli atomici
UNITÀ
C1
11
elettrone < 10
–18
m
protone ~ 10
–15
m
neutrone ~ 10
–15
m
quark < 10
–18
m
~ 10
–10
m ~ 10
–15
m
Figura 20
Il nucleo di un atomo è costituito da neutroni e protoni, a loro volta
formati da quark.
Figura 21
I tre isotopi dell’idrogeno hanno tutti
numero atomico 1 e numero di massa,
rispettivamente, 1, 2 e 3.
protone
elettrone
1
H idrogeno
protone
neutroni
elettrone
3
H tritio
protone
elettrone
2
H deuterio
neutrone
Figura 22
Quando l’
2
H
2
O solidifica, produce un
ghiaccio più pesante dell’acqua.
Tabella 2
Proprietà degli isotopi
hanno uguali
hanno diversi
numero di protoni
numero di neutroni
numero di elettroni
numero di massa
numero atomico
proprietà fisiche
proprietà chimiche
numero di massa
mass number
numero atomico
atomic number
isotopo
isotope
Words for Chemistry
sa dell’atomo viene determinata di fatto soltanto
da neutroni e protoni, in quanto il contributo de-
gli elettroni è assolutamente trascurabile.
Studi effettuati successivamente hanno dimo-
strato che solo l’elettrone è una particella fon-
damentale, mentre protone e neutrone sono co-
stituiti da particelle ancora più piccole chiamate
quark
(
Figura 20
).
9. Gli isotopi: atomi dello stesso elemento
con massa diversa
Tra le asserzioni della teoria atomica di Dalton che sono state modificate in
conseguenza all’accumulo di nuove conoscenze, c’è anche l’affermazione che
tutti gli atomi di un elemento sono uguali tra di loro. Gli studi sulla radioattivi-
tà e sui raggi anodici avevano infatti messo in evidenza l’esistenza di atomi di
uno stesso elemento che si diversificano per la massa. Poiché tutti presentano
le proprietà chimiche di quell’elemento, essi occupano idealmente la stessa
posizione in natura e furono perciò chiamati
isotopi
dal chimico e fisico in-
glese
Frederick Soddy
, nel 1910, utilizzando un termine, derivante dal greco,
che significa “che occupa lo stesso posto”.
Il motivo per cui gli isotopi di uno stesso elemento hanno massa diversa di-
venne chiaro quando furono scoperti i neutroni.
Gli
isotopi
di un elemento sono atomi che hanno uguale numero di protoni, ma di-
verso numero di neutroni.
Gli isotopi dell’idrogeno, per esempio, contengono rispettivamente 0, 1 e 2
neutroni e si indicano nella notazione semplificata con
1
H,
2
H e
3
H (
Figura 21
).
Tutti e tre hanno lo stesso comportamento chimico poiché, avendo lo stesso
numero di protoni, hanno anche lo stesso numero di elettroni, da cui dipendo-
no, come abbiamo già detto, le proprietà chimiche di un elemento. Le proprietà
fisiche invece sono diverse a causa del diverso numero di massa (
Tabella 2
).
Per esempio, l’acqua ottenuta con deuterio ha una temperatura di fusione di
3,82 °C e una densità di 1,11. Questo spiega perché il ghiaccio formato da
2
H
2
O (detta “acqua pesante”), immerso in acqua, va a fondo (
Figura 22
).
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