Chimica per il liceo/La tavola periodica e i primi modelli atomici: differenze tra le versioni

 
In base alle osservazioni e ai calcoli effettuati, Rutherford comprese che il modello proposto da Thomson non potesse essere valido (figura 12), in quanto le particelle alfa avrebbero dovuto attraversare tutte in linea retta la lamina d'oro senza subire alcuna deviazione o venendo solo leggermente deviate, per l'interazione con il debole campo elettrico generato dagli atomi (si ricordi che nel modello di Thomson la carica e la massa sono diffuse in tutto il volume dell'atomo, che di conseguenza ha una densità sia di massa sia di carica molto bassa). Ipotizzò quindi un modello "planetario" in cui la carica positiva era concentrata in un piccolo spazio centrale, il nucleo, e le cariche negative si muovevano in qualche modo (non precisò come) ad una certa distanza dal nucleo.
== Numero atomico, numero di massa e isotopi ==
[[File:Atomo di carbonio.svg|miniatura|345x345px|Struttura semplificata dell'atomo di carbonio]]L’atomo è l’unità fondamentale della materia e tutti gli atomi sono formati dalle stesse categorie di subparticelle: il nucleo è costituito da '''protoni,''' particelle dotate di <u>massa e carica positiva,</u> e '''neutroni,''' particelle <u>neutre</u> (prive di carica) dotate di una <u>massa</u> paragonabile a quella dei protoni); attorno al nucleo si muovono gli '''elettroni,''' particelle con carica negativa pari in quantità a quella del protone ma di segno opposto e massa trascurabile rispetto a quella di un protone o di un neutrone (circa 1/2000). Il numero di elettroni eguaglia il numero di protoni: l’atomo, infatti, è, per definizione, una entità neutra. Il '''numero di protoni''' (e, quindi, di elettroni) viene indicato come '''numero atomico'''.
 
Le varie specie atomiche differiscono, in primo luogo, per il numero atomico e sono ordinate sulla tavola periodica secondo il numero atomico crescente.
 
I neutroni svolgono un ruolo determinante nella costituzione del nucleo in quanto si interpongono tra i protoni impedendo loro di respingersi: sono i neutroni, quindi, a conferire al nucleo compattezza e densità e, assieme ai protoni, costituiscono la massa dell’intero atomo. Gli elettroni incidono in misura trascurabile sulla massa dell’atomo ma circoscrivono e determinano il volume dell’atomo ''in toto''; per comprendere le proporzioni volumetriche tra il nucleo e l’intero atomo potremmo considerare questo paragone: se il nucleo avesse le dimensioni di un nocciolo di ciliegia, l’intero atomo sarebbe grande quanto il duomo di Milano.
 
E’ intuibile che, all’aumentare del numero dei protoni, cresce in misura pressoché proporzionale anche il numero dei neutroni ma mentre '''il numero dei protoni è esclusivo di una determinata specie atomica il numero dei neutroni può variare nell'ambito della stessa specie atomica.'''
 
A conferma di quanto affermato, possiamo verificare che in Tavola periodica viene riportato in modo evidente il numero atomico mentre non riusciamo a individuare in alcun modo il numero dei neutroni. Bisogna subito chiarire che piuttosto che considerare il numero assoluto di neutroni appartenenti all’atomo di una determinata specie in una particolare circostanza costitutiva, si è preferito considerare la '''somma di protoni e neutroni''', ovvero il cosiddetto '''numero di massa'''. Quindi se il numero atomico è caratteristico di una specie atomica, il numero di neutroni può essere diverso di qualche unità nell’ambito della stessa specie atomica e determinare più numeri di massa per la stessa specie atomica. Sarebbe ingombrante quanto inutile e superfluo riportare in tavola periodica tutti i possibili numeri di massa di una determinata specie, dal momento che, come vedremo in seguito, troviamo “traccia” del numero di massa in una fondamentale grandezza denominata massa atomica, necessariamente riportata in tavola periodica.
 
'''Atomi della stessa specie con diverso numero di massa vengono denominati isotopi''' (dal greco ίσος τόπος, stesso luogo).
 
[[File:Hydrogen Deuterium Tritium Nuclei Schmatic-en.svg|sinistra|miniatura|Gli isotopi dell'idrogeno|313x313px]]Vengono di seguito rappresentati gli isotopi dell’idrogeno (vedi disegno accanto) e quelli del carbonio.
 
Il nucleo dell’idrogeno è, di fatto, un protone e, quindi, nella sua costituzione non dovrebbe rientrare alcun neutrone: in natura, tuttavia, esiste una piccola percentuale di deuterio e trizio che presentano rispettivamente un neutrone e due neutroni.
 
'''<sup>1</sup><big>H</big>''' idrogeno propriamente detto    '''<sup>2</sup><big>H</big>''' deuterio    '''<sup>3</sup><big>H</big>''' trizio
 
Il numero in alto a sinistra rispetto al simbolo rappresenta il numero di massa, comprensivo, come si è detto, del numero atomico, che per l’idrogeno è uno: possiamo, quindi, verificare che l’idrogeno propriamente detto non presenta alcun neutrone a costituire il proprio nucleo, il deuterio ne presenta uno e il trizio due.
 
'''<sup>12</sup><big>C</big>'''             '''<sup>13</sup><big>C</big>'''                '''<sup>14</sup><big>C</big>'''
 
Il carbonio - 12 ha un nucleo costituito da sei protoni e sei neutroni, il carbonio – 13 ha sette neutroni mentre il carbonio - 14 presenta otto neutroni: quest’ultimo è l’isotopo più pesante del carbonio ed è radioattivo<gallery>
File:Element identity Z.png|Il numero atomica si indica con Z
File:Element identity A.png|Il numero di massa si indica con A
File:Isotope NiCuZn.svg|Esempi di isotopi dello zinco, del rame e del nichel. In nero quelli stabili, in colore quelli radioattivi
</gallery>In particolari condizioni, un atomo può acquistare o perdere elettroni. Quando un atomo perde uno o più elettroni non è più elettricamente neutro, perché la carica positiva del nucleo non è bilanciata da quella degli elettroni; si dice che l’atomo è diventato uno ione positivo o '''catione'''. Quando un atomo acquista uno o più elettroni non è più elettricamente neutro, per cui si dice che l’atomo è diventato uno ione negativo o '''anione'''.
== La Tavola periodica moderna ==
[[File:Tavola periodica evidenziati blocchi s, p, d, f.png|miniatura|384x384px|La tavola periodica moderna]]
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