Di David Chandler
Aggiornato il 30 agosto 2022
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Gli atomi sono composti da tre sottoparticelle fondamentali:il protone caricato positivamente, l’elettrone caricato negativamente e il neutrone elettricamente neutro. Le grandezze delle cariche del protone e dell'elettrone sono uguali ma opposte e definiscono il comportamento elettrico di un atomo. Protoni e neutroni si legano insieme nel nucleo tramite la forza nucleare forte, mentre gli elettroni orbitano attorno al nucleo in una nuvola trattenuta dalla forza elettromagnetica relativamente più debole.
Gli elettroni trasportano una carica negativa, i protoni una carica positiva e i neutroni sono neutri.
L’identità di ciascun elemento è determinata dal numero di protoni nel suo nucleo, noto come numero atomico. Ad esempio, un atomo di carbonio contiene sei protoni, mentre un atomo di azoto ne contiene sette. Questo numero di protoni rimane invariato durante le reazioni chimiche, il che significa che reagenti e prodotti sono gli stessi elementi.
Gli atomi di un singolo elemento possono contenere un numero diverso di neutroni, dando origine agli isotopi. L'idrogeno, ad esempio, ha tre isotopi:protio (nessun neutrone), deuterio (un neutrone) e trizio (due neutroni). Sebbene gli isotopi differiscano in massa, mostrano un comportamento chimico praticamente identico.
Gli elettroni non sono strettamente legati al nucleo, il che consente loro di essere persi, guadagnati o condivisi tra gli atomi. Un atomo che perde un elettrone diventa uno ione +1; uno che acquista un elettrone diventa uno ione –1. I legami chimici nascono da questi riarrangiamenti degli elettroni.
La massa di un atomo è essenzialmente la somma dei suoi protoni e neutroni; gli elettroni contribuiscono in modo trascurabile e vengono solitamente omessi dai calcoli della massa. La cifra risultante, la massa atomica, varia con l'isotopo. Il protio (1p+0n) ha una massa atomica pari a 1; il deuterio (1p+1n) ha una massa atomica pari a 2.
Nei campioni naturali, gli atomi esistono come miscele di isotopi. Il peso atomico è la media ponderata di queste masse isotopiche, che riflette la loro abbondanza naturale. Per l'idrogeno, la predominanza del protio (massa 1) con il deuterio minore (massa 2) e il trizio (massa 3) produce un peso atomico medio di 1,008. Sebbene i rapporti isotopici possano variare leggermente tra i campioni, rimangono costantemente simili.
