Numero atomico

Qual è il numero atomico?

Il numero atomico di un elemento chimico indica il numero di protoni contenuti nel nucleo atomico di detto elemento. Nel caso in cui fosse un atomo neutro, il numero atomico coinciderà con il numero di elettroni di detto elemento.

Come è noto, il nucleo atomico è costituito da protoni e neutroni. I protoni hanno una carica positiva e il loro valore coincide con il valore assoluto del carico negativo dell'elettrone, che è 1,6 x 10^-19 Coulomb in unità di sistema internazionale.

Figura 1. Schema di un atomo di elio (lui). Il numero di protoni è il numero atomico. Il numero di neutroni più il numero di protoni è il numero di massa. Fonte: Wikimedia Commons.

Perché sono particelle del nucleo atomico, protoni e neutroni sono noti come Nucleoni. Sono queste particelle che determinano praticamente la massa dell'atomo, poiché i nucleoni sono circa duemila volte più massicci degli elettroni dell'atomo. Per questo motivo, viene chiamato il numero di nucleoni in un atomo Numero di Massa.

comunque, il numero atomico È quello che determina l'affinità chimica degli elementi atomici, perché negli atomi neutri questo numero coincide con il numero di elettroni.

Rappresentazione del numero atomico

Nella tabella periodica, il simbolo X di un elemento chimico è accompagnato sul lato in basso a sinistra con il numero Z che rappresenta il numero atomico di detto elemento, mentre in alto a sinistra del simbolo chimico dell'elemento è indicato.

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La figura seguente mostra questa notazione:

figura 2. Numero atomico Z dell'elemento chimico X e numero di massa A dell'elemento chimico X, secondo la convenzione utilizzata nella tabella periodica. Fonte: Wikimedia Commons.

E poi, la tabella 1 mostra alcuni esempi di elementi chimici con la rispettiva notazione e il numero atomico e di massa:

Tabella 1

Elemento	Notazione	Numero atomico z	Numero di massa a
Idrogeno	1 1 H	1	1
Carbonio	12 6 C	6	12
Ossigeno	16 8 O	8	16
Uranio	238 92 O	92	238

Numero atomico e ordine degli elementi nella tabella periodica

La tabella periodica Gli elementi chimici consentono l'ordine sequenziale e crescente degli elementi, in base al valore del loro numero atomico. 

Almeno 118 di loro sono noti, a partire dall'idrogeno fino a raggiungere l'elemento 118 che è il Oganeseon -Prima di chiamare Aactio-, la cui sostanza chimica è OG e del numero di massa è 294.

I primi 10 elementi chimici con un ordine crescente in numero atomico sono molto più familiari. Quindi, per esempio, abbiamo il più noto: 

1. Idrogeno, h
2. Helio, lui
3. Litio, li
4. Berillio, be
5. Boro, b
6. Carbon, c
7. Azoto, n
8. Ossigeno, o
9. Fluoruro, f
10. Neon, ne

Figura 3. Tabella periodica semplificata che mostra i simboli degli elementi chimici e il loro numero atomico

Configurazione elettronica

Il numero atomico indica il numero di protoni nel nucleo atomico di un elemento chimico e ogni protone, come abbiamo detto, ha un carico positivo elementare di 1.602 x 10^-19 C.

Se l'atomo è neutro, il numero di elettroni con carico negativo elementare di -1.602 x10^-19 C deve essere uguale al numero atomico. Quindi, conoscendo la posizione numerica di un elemento chimico nella tabella periodica, il suo numero di elettroni è anche noto.

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Nell'atomo questi elettroni occupano le regioni chiamate Orbitali, che dipendono dall'energia e dallo slancio angolare dell'elettrone. A sua volta, sia l'energia che il momento angolare degli elettroni nell'atomo sono quantizzati. Ciò significa che possono solo prendere alcuni valori discreti.

Ora, gli orbitali sono popolati con elettroni da un'energia inferiore a maggiore, seguendo alcune regole che determinano la configurazione elettronica.

In questo modo, il numero di elettroni negli orbitali o più livelli esterni di un atomo stabilisce i collegamenti che può formarsi con altri atomi per formare molecole. Questo numero dipende dalla configurazione elettronica e dal numero atomico.

Fonte: Utente: MaterialScientist, CC0, tramite Wikimedia Commons

Numeri quantici

L'energia di un elettrone nell'atomo è determinata dal suo numero quantico principale N, che può prendere interi valori 1, 2, 3 ..

Il momento angolare dell'elettrone nell'atomo è determinato dal numero quantico secondario l (lettera ele) e i suoi valori dipendono da n.

Ad esempio, per n = 2 il numero quantico secondario prende i valori da 0 a N-1, cioè: 0 e 1. Allo stesso modo, per n = 1 che è il livello di energia più basso, il numero quantico secondario L prende solo il valore 0.

I numeri quantici secondari 0, 1, 2, 3 sono alternativamente indicati con lettere S, P, D e F. Gli orbitali sono sferici e gli orbitali p sono lobati.

Ci sono altri due numeri quantici:

• Il numero quantico magnetico ml, Ciò prende i valori da -l a +L che passa attraverso zero.
• Il numero quantico di spin S, che richiede solo valori+½ e --½ ed è una caratteristica dell'elettrone.

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Finalmente è il principio di esclusione di Pauli, che afferma che due elettroni non possono avere i quattro numeri quantici identici. Come conseguenza di questo principio, un orbitale può avere un massimo di due elettroni con la rotazione opposta.

Diagramma di configurazione elettronica

Il diagramma di configurazione elettronico serve a conoscere l'ordine di riempimento di elettroni dagli orbitali di energia minore alla massima energia, una volta noto il numero atomico di un elemento chimico. La Figura 4 mostra questo diagramma:

Figura 4. Configurazione elettronica. Fonte: Wikimedia Commons.

L'idea schematizzata c'è come segue: il primo problema indica il numero quantico principale, quindi la lettera indica il numero quantico secondario, e infine il numero di indagine indica gli elettroni massimi possibili in quell'orbitale.

Esempio

Configurazione elettronica di carbonio e silicio

Come indicato sopra, il carbonio ha un numero atomico 6, il che significa che ha 6 elettroni distribuiti come segue: 1S2 2S2 2p2. Da parte sua, il silicio ha il numero atomico 14 e i suoi elettroni sono distribuiti in questa altra forma: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P2.

Entrambi gli elementi sono nella stessa colonna della tabella periodica, perché, anche se hanno numeri atomici diversi, hanno la stessa configurazione elettronica nel più orbitale esterno.

Riferimenti

1. Connor, n. Cos'è Nucleon - Struttura del nucleo atomico - Definizione. Estratto da: rastrello periodico.org.
2. Summit Peoples. Numero atomico: che cos'è, come è rappresentato. Recuperato da: vertice.org
3. Lifeder. Cos'è la periodicità chimica? Estratto da: Lifer.com
4. Wikipedia. Configurazione elettronica. Recuperato da: è.Wikipedia.com
5. Wikipedia. Numero atomico. Recuperato da: è.Wikipedia.com