Pillole di Fisica Nucleare – Struttura della Materia_3

Il modello di Bohr-Rutherford ci fornisce altri importanti risultati.

Dato un elemento chimico risulta fissato il numero dei protoni (p+), che esistono nei nuclei di tutti gli atomi dell’elemento. Questo numero atomico si indica con la lettera Z. Il numero atomico Z corrisponde al numero di protoni (p+) presenti nel nucleo di un atomo. Atomi di uno stesso elemento hanno lo stesso numero di protoni. In un atomo neutro il numero delle cariche positive (protoni) contenute nel nucleo è uguale al numero di elettroni che vi ruotano intorno nella corteccia esterna.
Gli atomi dei vari elementi differiscono tra loro chimicamente solo in virtù del fatto che possiedono un diverso numero di protoni e, conseguentemente, di elettroni. Se ad esempio si aggiungesse un protone al nucleo di Carbonio (C ne ha già 6) ed un elettrone alla sua corteccia, otterremo un atomo di N (cfr. Tabella periodica degli elementi)
Dato un elemento chimico caratterizzato dal suo numero atomico Z, è variabile il numero dei neutroni che possono esistere nei nuclei atomici corrispondenti. Ciò significa che possono esistere vari atomi differenti fra loro, solo per il numero diverso di neutroni nei loro nuclei. Questi avranno diversa massa ma stesso numero di cariche positive. Il numero complessivo di neutroni e protoni di un nucleo lo chiameremo numero di massa e lo indicheremo con la lettera A (protoni e neutroni sono indicati complessivamente con il termine di nucleoni). Ogni atomo è caratterizzato dal numero dei neutroni n° del suo nucleo. Il numero di neutroni n° si calcola applicando la seguente formula:

n° = A – Z in cui: A = numero di massa Z = numero atomico

Il numero di massa (A) viene riportato in alto a sinistra del simbolo chimico dell’elemento, mentre il numero atomico (Z) viene evidenziato a sinistra, in basso, del simbolo dell’elemento (visto che il numero atomico Z è in corrispondenza biunivoca con il simbolo chimico dell’elemento può essere sottointeso e quindi omesso).

Per un generico atomo X avente numero atomico Z e numero di massa A, scriveremo:

4. Si dicono Isotopi i nuclei di elementi uguali nel numero atomico Z e diversi nel numero di massa A; si dicono Isobari i nuclei di elementi diversi nel numero atomico Z e uguali nel numero di massa A. Gli isotopi sono forme diverse dello stesso elemento. Hanno le stesse proprietà chimiche e occupano la stessa posizione nella tavola periodica. Si differenziano invece per le proprietà fisiche, perchè i loro atomi hanno masse diverse. Ogni isotopo ha un diverso numero di neutroni nel nucleo dei suoi atomi, per questo ha massa atomica diversa. Il gas di idrogeno, per esempio, si trova in natura in tre forme isotopiche: idrogeno comune, idrogeno pesante o deuterio e idrogeno radiattivo o trizio.