Oltre il 99,9 percento della massa di un atomo risiede nel nucleo. I protoni e i neutroni al centro dell'atomo sono circa 2000 volte più pesanti degli elettroni che orbitano attorno ad esso. Poiché gli elettroni sono così leggeri al confronto, rappresentano solo una piccola frazione di una percentuale del peso totale dell'atomo.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
La maggior parte della massa di un atomo si trova nel nucleo.
Masse delle particelle
I singoli atomi hanno masse estremamente piccole, e ne consegue che le particelle che compongono un atomo hanno masse ancora più piccole. Un protone, ad esempio, pesa 1,673 x 10-24 g. Il neutrone è leggermente più pesante a 1.675 x 10-24 g. Un elettrone è molto più leggero, a 9,11 x 10-28 g.
Particelle: quante e dove
Gli atomi elettricamente neutri hanno un numero uguale di protoni ed elettroni. La carica su ciascun elettrone è la stessa quantità del protone, sebbene di segno opposto. I protoni hanno una carica positiva; gli elettroni sono negativi. Il numero di neutroni è un po' più difficile da definire in quanto può essere diverso anche per atomi dello stesso elemento. Ad esempio, il carbonio-12 ha sei protoni e sei neutroni; il nucleo radioattivo di carbonio-14 ha sei protoni e otto neutroni. Gli atomi hanno la maggior parte della loro massa nel nucleo non solo perché protoni e neutroni sono più pesanti degli elettroni, ma anche perché insieme protoni e neutroni superano gli elettroni di circa 2:1.
Masse di isotopi
Gli atomi dello stesso elemento possono avere un diverso numero di neutroni. I chimici chiamano questi atomi correlati isotopi. Il numero di isotopi varia per ogni elemento. Lo stagno è il campione isotopico con 63, mentre l'idrogeno ne ha il minor numero: tre. I chimici determinano la massa di ciascun isotopo contando i protoni e i neutroni. Ignorano gli elettroni perché la loro massa è così piccola al confronto. Per comodità, i chimici hanno sviluppato l'unità di massa atomica (AMU) per misurare il peso atomico. È definito come 1/12 della massa dell'atomo di carbonio-12, quindi la massa atomica del carbonio-12 è 12. A causa della leggera differenza nelle masse del protone e del neutrone, così come per altri motivi, le masse atomiche per la maggior parte degli altri elementi e isotopi non funzionano a numeri interi.
Massa atomica media
Quando cerchi la massa atomica di un elemento sulla tavola periodica, il numero che vedi è la media di tutti gli isotopi dell'elemento. La media viene aggiustata per l'abbondanza relativa di ciascun isotopo. Di conseguenza, gli isotopi rari hanno un effetto minore e quelli comuni hanno in media un effetto maggiore. Ad esempio, la massa atomica media indicata per il carbonio non è esattamente 12 ma 12,01. Gli isotopi più pesanti come il carbonio-13 e il carbonio-14 esistono in piccole quantità che aumentano leggermente la massa media.
Numero atomico
Per ogni elemento della tavola periodica, il numero sopra il simbolo dell'elemento è il numero atomico. Questo è semplicemente il numero di protoni per l'elemento. A differenza della massa atomica, il numero atomico è lo stesso per ogni isotopo ed è sempre un numero intero.