Gli elementi chimici sono contraddistinti ciascuno da un certo numero di protoni nel nucleo, che in caso di elemento elettricamente neutro sono bilanciati da altrettanti elettroni che vi ruotano intorno.
Ogni elemento può anche avere un certo numero di neutroni, che ne aumentano il peso ma non lo caratterizzano come un elemento differente. La stessa specie atomica può infatti presentare spesso diverse varianti, ciascuna con un certo numero di neutroni: tali varianti sono dette isotopi. Ad esempio, l’idrogeno può avere nessun neutrone (la forma più comune), un neutrone (tale forma è detta deuterio) oppure due neutroni (in questo caso si ha il trizio, che ha proprietà radioattive). In tutti e tre i casi, comunque, si parla sempre di idrogeno, con i suoi diversi isotopi.
Per identificare univocamente un particolare isotopo di una particolare specie si usano due numeri: il numero atomico (Z) e il numero di massa (A). Il primo indica quanti protoni si trovano in un atomo, e ne determina la specie. Il secondo è dato dalla somma del numero di protoni e neutroni, e insieme a Z caratterizza un particolare isotopo. I due numeri si scrivono prima del simbolo dell’atomo, con il numero di massa in alto e quello atomico in basso. Ad esempio, l’isotopo radioattivo del carbonio con 8 neutroni (quindi con Z = 6 e A = 14) si indica con:
Secondo questi criteri e in base alla configurazione elettronica si possono disporre gli elementi chimici in una tavola periodica, detta così poiché gli elementi sono disposti in righe dette periodi, dato che le proprietà elettroniche si ripetono ciclicamente in ogni riga. Alla fine di ogni periodo si trova un gas nobile, un elemento che ha completato la configurazione elettronica del guscio più esterno e quindi è molto poco reattivo, dato che possiede una stabilità notevole.
Gli elementi sono ordinati secondo il loro numero atomico Z. Le colonne sono invece dette gruppi, e gli elementi di ciascun gruppo ha in comune la configurazione elettronica del guscio più esterno e una serie di proprietà chimico-fisiche simili. Qui di seguito una tavola periodica, per vederla ingrandita fai clic sull’immagine.
Le proprietà mostratein una tavola periodica più completa sono numerose, e si vedranno via via. Per ora è da notare il numero che si può leggere in alto a destra in ciascuna casella. Si tratta del peso atomico, e fornisce l’importante informazione su quanto pesi mediamente ogni elemento. L’unità di misura è tarata sul carbonio 12, e corrisponde a 1/12 del suo peso. Il peso atomico di ogni elemento è la media dei pesi dei suoi vari isotopi, ciascuno considerato in base alla sua abbondanza in natura. Si tratta di un valore molto importante perché ci consentirà di calcolare il peso di una mole di elementi e molecole.