Menu

Estructura de l'àtom

Nombre atòmic (Z): concepte i relació amb la taula periòdica

Nombre atòmic (Z): concepte i relació amb la taula periòdica

El nombre atòmic indica el nombre total de protons del nucli d'un àtom determinat. Es representa amb la lletra Z i es col·loca com a subíndex a l'esquerra del símbol de l'element.

Els àtoms estan compostos per un nucli (format per protons i neutrons) i per una escorça formada per electrons. Els protons tenen càrrega positiva, els neutrons són elèctricament neutres. Per tant, el nucli atòmic sempre té càrrega positiva. Per altra banda, els electrons tenen càrrega negativa.

Un àtom en estat natural és neutre i té el mateix nombre d'electrons i protons.

La cerca de nous elements normalment es realitza usant aquest concepte. La síntesi de nous elements s'aconsegueix bombardejant àtoms d'elements pesants amb ions. D'aquesta manera, s'aconsegueix que la suma dels nombres atòmics dels elements i iònics és igual al nombre atòmic de l'element que s'està creant.

En general, la vida mitjana d'un àtom s'escurça a mesura que augmenta el nombre de protons.

Importància del nombre atòmic a la taula periòdica

La ubicació dels elements químics a la taula periòdica depèn del nombre atòmic.

La taula periòdica està organitzada en files horitzontals anomenades períodes i columnes verticals anomenades grups. En ella, els elements estan disposats en ordre creixent de nombre protons al nucli de l'àtom.

Això significa que a mesura que avances desquerra a dreta en un període, el nombre atòmic dels elements augmenta en una unitat. Per exemple, al període 2, el liti té un nombre atòmic de 3, el beril·li té un nombre atòmic de 4 i el carboni té un nombre atòmic de 6.

La disposició dels elements a la taula periòdica en funció del seu nombre atòmic també permet identificar tendències periòdiques en les propietats físiques i químiques. A mesura que avances de dalt a baix en un grup, els elements tendeixen a mostrar un augment gradual en la seva mida atòmica i radio iònic, així com una disminució en la seva electronegativitat.

Exemples de nombres atòmics

A continuació mostrem una taula amb alguns exemples de nombres atòmics:

Element

Nombre Atòmic

Hidrogen

1

Carboni

6

Oxigen

8

Alumini

13

Clor

17

Potassi

19

Ferro

26

Coure

29

Sofre

16

Sodi

11

Or

79

 

Isòtops i diferència amb el nombre màssic

Els isòtops són els elements químics que tenen el mateix nombre de protons (Z) però diferent nombre de neutrons (N). Les propietats químiques dels isòtops són molt diferents, en alguns casos.

El nombre màssic (A) d'un àtom és la suma del nombre atòmic (Z) i del nombre de neutrons (N).

Per què serveix el nombre atòmic?

El nombre atòmic té diverses aplicacions a la ciència i la tecnologia.

A continuació, analitzem algunes característiques dels àtoms relacionades amb el nombre atòmic i com s'utilitzen en la física i la química:

Relació amb les propietats químiques

A mesura que augmenta la quantitat de protons al nucli atòmic, influeix en la forma en què els àtoms interactuen amb altres elements i compostos.

Per exemple, els elements del grup 1 de la taula periòdica, com l'hidrogen i el liti, tenen un sol electró a la seva capa externa, cosa que els fa altament reactius i propensos a formar compostos iònics. 

Configuració electrònica

El nombre atòmic també és essencial per determinar la configuració electrònica d'un àtom, és a dir, la distribució d'electrons als diferents nivells i subnivells d'energia.

A mesura que augmenta el nombre de protons, s'afegeixen electrons a nivells i subnivells d'energia més alts. Aquesta acumulació delectrons genera patrons i tendències periòdiques en les propietats atòmiques i moleculars.

Identificació d'isòtops

El nombre atòmic també permet identificar diferents isòtops d'un mateix element que tenen masses atòmiques diferents. Els isòtops són àtoms d'un mateix element que tenen el mateix nombre de protons però difereixen en el nombre de neutrons al nucli.

Per exemple, el carboni-12 i el carboni-14 són isòtops del carboni. Encara que el nombre de neutrons pot variar, el nombre atòmic del carboni sempre és 6, cosa que el distingeix d'altres elements.

Datació radiomètrica

La datació radiomètrica és una tècnica utilitzada en geologia i arqueologia per determinar l'edat de mostres basant-se en la desintegració d'isòtops radioactius.

En conèixer el nombre atòmic d'un element, se'n pot identificar l'isòtop radioactiu corresponent. Posteriorment, mitjançant el mesurament de la proporció entre l'isòtop radioactiu i els productes de desintegració, es pot calcular l'edat de la mostra.

Investigació i desenvolupament científic

El coneixement del nombre atòmic és essencial en la investigació científica, especialment en àrees com la física de partícules, la química nuclear i la síntesi de nous materials.

En comprendre el nombre atòmic dels elements, els científics poden estudiar i manipular les propietats i comportaments dels àtoms i molècules per crear nous materials amb característiques específiques.

Evolució històrica del nombre atòmic

En un primer moment, el nombre atòmic era la posició en què quedava un element químic quan es van ordenar per ordre creixent segons les masses atòmiques.

El 1913, Johannes H. van den Broek, va descobrir que el nombre de càrregues elementals del nucli atòmic era igual al nombre atòmic. Més endavant, Niels Bohr va adoptar aquest descobriment per desenvolupar la seva teoria quàntica sobre l'estructura dels àtoms i l'origen dels espectres i que va reflectir el conegut model atòmic de Bohr.

Autor:
Data de publicació: 20 de maig de 2019
Última revisió: 25 de maig de 2023