Numero di massa di cosa consiste e come ottenerlo (con esempi)

Lui Numero di Massa o Il numero di massa di un atomo è la somma del numero di protoni e la quantità di neutroni nuclei. Queste particelle sono designate in modo intercambiabile con il nome di Nucleoni, Pertanto il numero di massa rappresenta la quantità di essi.

Lascia che n il numero di neutroni presenti e z il numero di protoni, se chiamiamo come il numero di massa, quindi:

A = n + z

Figura 1. La radio ha un numero di massa a = 226, decade al radon con a = 222 ed emette un nucleo di elio di a = 4. Fonte: Wikimedia Commons. Perox [CC0] [TOC]

Esempi di numeri di massa 

Immediatamente alcuni esempi di numeri di massa per elementi ben noti:

Idrogeno

L'atomo di idrogeno più stabile e abbondante è anche il più semplice: 1 protone e un elettrone. Poiché il nucleo di idrogeno non ha neutroni, è vero che a = z = 1.

Ossigeno

Un nucleo di ossigeno ha 8 neutroni e 8 protoni, quindi a = 16.

Carbonio

La vita sulla terra si basa sulla chimica del carbonio, un atomo leggero con 6 protoni nel suo nucleo più 6 neutroni, come a = 6 + 6 = 12.

Uranio

Questo elemento pesante rispetto ai precedenti, è ben noto per le sue proprietà radioattive. Il nucleo di uranio ha 92 protoni e 146 neutroni. Quindi, il tuo numero di massa è a = 92 + 146 = 238.

Come ottenere il numero di massa?

Come detto prima, il numero di massa A di un elemento corrisponde sempre alla somma del numero di protoni e al numero di neutroni contenenti il ​​suo nucleo. È anche un intero, ma ... esiste una regola in termini di relazione tra le due quantità?

Vediamo: tutti gli elementi sopra menzionati sono leggeri, tranne l'uranio. L'atomo di idrogeno è, come abbiamo detto, il più semplice. Non ha neutroni, almeno nella sua versione più abbondante, e in ossigeno e carbonio, ci sono uguale numero di protoni e neutroni.

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Succede anche con altri elementi di luce, come l'azoto, un altro gas molto importante per la vita, che ha 7 protoni e 7 neutroni. Tuttavia, poiché il nucleo è più complesso e gli atomi diventano più pesanti, il numero di neutroni sta aumentando con un altro ritmo.

A differenza degli elementi leggeri, l'uranio, con 92 protoni, ha circa 1 ½ volte che quantità nei neutroni: 1 ½ x 92 = 1.5 x 92 = 138.

Come puoi vedere, è abbastanza vicino a 146, la quantità di neutroni che ha.

figura 2. Curva di stabilità. Fonte: f. Zapata.

Tutto ciò diventa evidente nella curva della Figura 2. È un grafico di n contro z, noto come curva di stabilità nucleare. Lì si può vedere come gli atomi di luce abbiano lo stesso numero di protoni del neutrone e come da z = 20 il numero di neutroni sta aumentando.

In questo modo il grande atomo diventa più stabile, poiché i neutroni in eccesso riducono la repulsione elettrostatica tra i protoni.

Notazione per gli atomi

Una notazione molto utile che descrive rapidamente il tipo di atomo è il seguente: Il simbolo dell'elemento e i rispettivi numeri atomici e di massa sono scritti come mostrato di seguito in questo schema:

Figura 3. Notazione atomo. Fonte: f. Zapata.

In questa notazione, gli atomi degli esempi precedenti sarebbero:

A volte viene utilizzata un'altra notazione più comoda, in cui viene utilizzato solo il simbolo dell'elemento e il numero di massa per indicare l'atomo, omettendo il numero atomico. In questo modo, il  ¹² ₆C è scritto semplicemente come carbon-12, il ¹⁶ ₈O sarebbe ossigeno-16 e quindi per qualsiasi elemento.

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Gli isotopi

Il numero di protoni in un nucleo determina la natura dell'elemento. Ad esempio, ogni atomo il cui nucleo contiene 29 protoni è un atomo di rame, qualunque cosa accada.

Supponiamo che un atomo di rame perda un elettrone per qualsiasi motivo, eppure è ancora rame. Tuttavia, ora è un atomo ionizzato.

È più difficile per un nucleo atomico vincere o perdere un protone, ma in natura può verificarsi. Ad esempio all'interno delle stelle sono costantemente formati elementi più pesanti da elementi leggeri, poiché il nucleo stellare si comporta come un reattore di fusione.

E proprio qui sulla terra c'è il fenomeno del Disintegrazione radioattiva, in cui alcuni atomi instabili espelle i nucleoni ed emettono energia, trasformandosi in altri elementi.

Infine c'è la possibilità che un atomo di un determinato elemento abbia un numero di massa diverso, in questo caso è un isotopo.

Un buon esempio è il noto carbonio-14 o radiocarbonio, che è usato per uscire con oggetti archeologici e come tracciante biochimico. Questo è lo stesso carbonio, con proprietà chimiche identiche, ma con due neutroni extra.

Il carbonio-14 è meno abbondante del carbonio-12, l'isotopo stabile ed è anche radioattivo. Ciò significa che nel tempo decade emettendo energia e particelle fino a quando non diventa un elemento stabile, che nel suo caso è azoto.

Isotopi di carbonio

Il carbonio esiste in natura come miscela di diversi isotopi, di cui il più abbondante è il summenzionato ¹² ₆C o Carbon-12. E oltre al carbonio-14 è il ¹³ ₆C con un neutrone aggiuntivo.

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Questo è comune in natura, ad esempio di stagno, sono noti 10 isotopi stabili. D'altra parte, un singolo isotopo è noto come berillio e sodio.

Ogni isotopo, naturale o artificiale, ha un ritmo di trasformazione diverso. Allo stesso modo è possibile creare isotopi artificiali in laboratorio, che di solito sono instabili e decadono in modo radioattivo in un periodo molto breve di seconde frazioni, mentre altri prendono molto di più, per quanto l'età della terra o più.

Tabella isotopo di carbonio naturale

Isotopi di carbonio	Numero atomico z	Numero di massa a	Abbondanza %
12 6 C	6	12	98.89
13 6 C	6	13	1.undici
14 6 C	6	14	Tracce

Esempi risolti

- Esempio 1

Qual è la differenza tra  ¹³ ₇ N e ¹⁴ ₇ N?

Risposta

Entrambi sono atomi di azoto, poiché il loro numero atomico è 7. Tuttavia, uno degli isotopi, che ha a = 13, ha un neutrone meno, mentre il ¹⁴ ₇ N è l'isotopo più abbondante.

- Esempio 2

Quanti neutroni ci sono nel nucleo di un atomo di mercurio, indicato come ²⁰¹ ₈₀ Hg?

Risposta

Da A = 201 e Z = 80, e anche sapendo che:

A = z + n

N = a - z = 201 - 80 = 121

E si è concluso che l'atomo di mercurio ha 121 neutroni.

Riferimenti 

1. Connor, n. Cos'è Nucleon - Struttura del nucleo atomico - Definizione. Estratto da: rastrello periodico.org.
2. Cavaliere, r.  2017. Fisica per scienziati e ingegneria: un approccio strategico.  Pearson.
3. Sears, Zemansky. 2016. Fisica universitaria con fisica moderna. 14 °. Ed. Volume 2.
4. Tippens, p. 2011. Fisica: concetti e applicazioni. 7a edizione. McGraw Hill.
5. Wikipedia. Numero di Massa. Recuperato da: in.Wikipedia.org.