Struttura dell'atomo: mettiti alla prova

Guida alla struttura dell'atomo

L'atomo è costituito da un nucleo centrale, formato da protoni con carica positiva e neutroni elettricamente neutri, attorno al quale si muovono gli elettroni, con carica negativa. Il numero atomico Z indica il numero di protoni e identifica univocamente l'elemento: ogni atomo di carbonio ha Z = 6, ogni atomo di ossigeno Z = 8. In un atomo neutro il numero di elettroni è uguale al numero di protoni, così le cariche si bilanciano. Il numero di massa A è la somma di protoni e neutroni; la notazione A sopra e Z sotto il simbolo dell'elemento, come 12/6 C, riassume entrambe le informazioni.

Un errore frequente è confondere isotopi e ioni. Gli isotopi di uno stesso elemento hanno lo stesso numero di protoni ma diverso numero di neutroni: il carbonio-12 e il carbonio-14 sono entrambi carbonio e si comportano chimicamente in modo quasi identico. Gli ioni, invece, si formano quando l'atomo guadagna o perde elettroni: il Na+ ha perso un elettrone ma conserva 11 protoni, quindi resta sodio. Ricorda anche che la massa dell'atomo è concentrata nel nucleo: protoni e neutroni pesano circa 1836 volte più di un elettrone, quindi gli elettroni contribuiscono in modo trascurabile alla massa.

Il modello atomico si è evoluto nel tempo: Dalton propose sfere indivisibili, Thomson scoprì l'elettrone e immaginò un 'panettone' di carica positiva, Rutherford con l'esperimento sulle particelle alfa dimostrò l'esistenza di un nucleo piccolo e denso, e Bohr introdusse orbite a energia quantizzata. Oggi usiamo il modello quantomeccanico, in cui gli orbitali sono regioni di probabilità, non percorsi fissi. La configurazione elettronica segue il principio di Aufbau, il principio di esclusione di Pauli e la regola di Hund: per esempio l'ossigeno (Z = 8) ha configurazione 1s2 2s2 2p4, con due elettroni spaiati negli orbitali 2p, il che spiega la sua reattività.