Di Kevin Beck
Aggiornato il 30 agosto 2022
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L'atomo, derivato dalla parola greca che significa "ciò che non può essere diviso", è l'unità fondamentale di tutta la materia. È composto da particelle subatomiche:protoni, neutroni ed elettroni. I protoni e i neutroni risiedono nel nucleo, rappresentando quasi tutta la massa dell'atomo, mentre gli elettroni occupano gli orbitali alla periferia.
I protoni sono le particelle che definiscono un elemento. Il numero di protoni (numero atomico Z) identifica in modo univoco ciascun elemento. L'idrogeno ha un protone (Z=1), l'elemento più leggero, mentre l'uranio ha 92 protoni (Z=92), l'elemento più pesante presente in natura. Ogni protone ha una massa di 1.00728 unità di massa atomica (amu) e trasporta una carica pari a +1. Un nucleo contenente un solo protone, come quello dell'idrogeno, si qualifica ancora come un atomo.
I neutroni, che hanno quasi le stesse dimensioni dei protoni, hanno una massa di 1,00867 amu e non trasportano carica elettrica. Il numero di neutroni in un nucleo varia, tipicamente superando il numero di protoni, soprattutto per gli elementi più pesanti. Ad esempio, un atomo di idrogeno ha un protone e nessun neutrone; l'elio ha due protoni e due neutroni; lo stagno ha 50 protoni e 69 neutroni; l'uranio ha 92 protoni e 146 neutroni. La somma di protoni e neutroni dà il numero di massa M. Di conseguenza, il numero di neutroni è uguale a M−Z. Cambiando il numero di neutroni si producono isotopi:atomi dello stesso elemento con numeri di massa diversi, indicati, ad esempio, come ¹⁴C per il carbonio con otto neutroni.
Gli elettroni sono minuscole particelle caricate negativamente con una massa di 0,000549 amu. Orbitano attorno al nucleo in livelli energetici discreti – orbitali s, p, d e f – invece di seguire semplici percorsi planetari. In un atomo neutro, il conteggio degli elettroni è uguale al conteggio dei protoni (Z), garantendo la neutralità complessiva della carica. Quando i numeri differiscono, l'atomo diventa uno ione, portando una carica netta positiva o negativa.
Gli atomi sono estremamente piccoli e indivisibili con mezzi ordinari, analoghi ai pezzi di un puzzle che compongono un puzzle. La loro struttura – protoni (positivi), neutroni (neutri) ed elettroni (negativi) – determina le proprietà dell’elemento. Poiché gli elettroni sono praticamente privi di massa rispetto a protoni e neutroni, la massa atomica è effettivamente la somma di protoni e neutroni.
