Di Chris Deziel Aggiornato il 24 marzo 2022
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Un atomo è un elemento. Le due parole sono sinonimi, quindi se stai cercando il numero di atomi presenti in un elemento, la risposta è sempre e soltanto una. Gli scienziati conoscono 118 elementi diversi, che classificano nella tavola periodica, un diagramma che li dispone in ordine crescente in base al numero di protoni nei loro nuclei. Questa disposizione ti consente di rispondere a colpo d'occhio a una domanda significativa:"Qual è il numero di protoni in un particolare elemento?" Per rispondere, devi semplicemente guardare la posizione che l’elemento occupa nel grafico. Il numero del posto corrisponde al numero di protoni.
Se hai un campione che contiene atomi di un singolo elemento, puoi trovare il numero di atomi pesandolo.
Alcuni atomi possono formare legami covalenti con altri atomi dello stesso elemento per formare molecole biatomiche. Il più noto è l'ossigeno (O). Un singolo atomo di ossigeno è altamente reattivo, ma quando forma un legame con un altro atomo di ossigeno per formare O2, la combinazione è più stabile. Questa è la forma in cui l'ossigeno esiste nell'atmosfera terrestre. Altri quattro elementi possono combinarsi in questo modo a temperatura e pressione standard. Includono l'azoto (N), che è l'elemento più abbondante nell'atmosfera, l'idrogeno (H), il cloro (Cl) e il fluoro (F). Altri due elementi, il bromo (Br) e lo iodio (I), possono formare molecole biatomiche a temperature più elevate. Tutte le molecole biatomiche contengono due atomi.
Alcuni atomi, come il sodio e il fosforo, sono così reattivi che non si trovano mai liberi in natura. Tuttavia, due gruppi di elementi, i gas nobili e i metalli nobili, sono stabili e possono esistere in campioni che contengono solo atomi non legati di quell’elemento. Ad esempio, un contenitore pieno di gas argon (Ar) contiene solo atomi di argon, mentre un lingotto d'oro puro contiene solo atomi di oro (Au). Se hai un grande campione di gas nobile o metallo, puoi calcolare quanti atomi contiene pesandolo.
Oltre a questi gas e metalli, il carbonio (C) può esistere anche allo stato libero. Il diamante e la grafite sono le due forme più comuni. Tra i non metalli, il carbonio è unico nella sua capacità di esistere in questo modo.
Per calcolare il numero di atomi in un campione, devi trovare quante moli dell'elemento contiene il campione. Una mole è un'unità utilizzata dai chimici. È uguale al numero di atomi di Avogadro (6,02 X 1023). Per definizione, il peso di una mole di un elemento (la sua massa molare) è uguale al suo peso atomico in grammi. Il peso atomico di ciascun elemento si trova sulla tavola periodica proprio sotto il simbolo dell'elemento. Il peso atomico del carbonio è di 12 unità di massa atomica (amu), quindi il peso di una mole è di 12 grammi.
Se hai un campione che contiene solo atomi di un particolare elemento, pesa il campione in grammi e dividilo per il peso atomico dell'elemento. Il quoziente ti dice il numero di moli. Moltiplicalo per il numero di Avogadro e scoprirai quanti atomi contiene il campione.
1\. Quanti atomi ci sono in un'oncia di oro puro?
Un'oncia equivale a 28 grammi e il peso atomico dell'oro è 197. Il campione contiene 28 ÷ 197 =0,14 moli. Moltiplicando questo per il numero di Avogadro ottieni il numero di atomi nel campione =8,43 x 1022 atomi.
2\. Quanti atomi di ossigeno ci sono in un campione di gas che pesa 20 grammi?
La stessa procedura si applica per trovare il numero di atomi in un gas biatomico, anche se gli atomi si sono combinati per formare molecole. Il peso atomico dell'ossigeno è 16, quindi una mole pesa 16 grammi. Il campione pesa 20 grammi, ovvero 1,25 moli. Pertanto il numero di atomi è 7,53 x 1023.
