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Oltre il 99,9% della massa di un atomo risiede nel nucleo. I protoni e i neutroni al centro dell’atomo sono circa 2.000 volte più pesanti degli elettroni che orbitano attorno ad esso. Poiché gli elettroni sono così leggeri in confronto, rappresentano solo una piccola frazione percentuale del peso totale dell'atomo.
La maggior parte della massa di un atomo si trova nel nucleo.
I singoli atomi hanno masse estremamente piccole e ne consegue che le particelle che compongono un atomo hanno masse ancora più piccole. Un protone, ad esempio, pesa 1.673 x 10-24 g. Il neutrone è leggermente più pesante, 1.675 x 10-24 g. Un elettrone è molto più leggero, pesa 9,11 x 10-28 g.
Gli atomi elettricamente neutri hanno un numero uguale di protoni ed elettroni. La carica su ciascun elettrone è la stessa del protone, anche se di segno opposto. I protoni hanno una carica positiva; gli elettroni sono negativi. Il numero di neutroni è un po’ più difficile da definire poiché può essere diverso anche per atomi dello stesso elemento. Ad esempio, il carbonio-12 ha sei protoni e sei neutroni; il nucleo radioattivo di carbonio-14 ha sei protoni e otto neutroni. Gli atomi hanno la maggior parte della loro massa nel nucleo non solo perché protoni e neutroni sono più pesanti degli elettroni, ma anche perché insieme, protoni e neutroni superano in numero gli elettroni di circa 2:1.
Gli atomi dello stesso elemento possono avere un numero diverso di neutroni. I chimici chiamano isotopi questi atomi correlati. Il numero di isotopi varia per ciascun elemento. Lo stagno è il campione degli isotopi con 63, mentre l’idrogeno ne ha il minor numero:tre. I chimici determinano la massa di ciascun isotopo contando i protoni e i neutroni. Ignorano gli elettroni perché la loro massa è così piccola al confronto. Per comodità, i chimici hanno sviluppato l’unità di massa atomica (AMU) per misurare il peso atomico. È definito come 1/12 della massa dell'atomo di carbonio-12, quindi la massa atomica del carbonio-12 è 12. A causa della leggera differenza tra le masse del protone e del neutrone, così come per altri motivi, le masse atomiche della maggior parte degli altri elementi e isotopi non corrispondono a numeri interi.
Quando cerchi la massa atomica di un elemento sulla tavola periodica, il numero che vedi è la media di tutti gli isotopi dell'elemento. La media viene aggiustata per l'abbondanza relativa di ciascun isotopo. Di conseguenza, gli isotopi rari hanno un effetto minore, mentre quelli comuni hanno un effetto maggiore in media. Ad esempio, la massa atomica media indicata per il carbonio non è esattamente 12 ma 12,01. Gli isotopi più pesanti come il carbonio-13 e il carbonio-14 esistono in piccole quantità che aumentano leggermente la massa media.
Per ogni elemento della tavola periodica, il numero sopra il simbolo dell'elemento è il numero atomico. Questo è semplicemente il numero di protoni per l'elemento. A differenza della massa atomica, il numero atomico è lo stesso per ogni isotopo ed è sempre un numero intero.
