Basic HTML Version
Sezione C
L’atomo da Dalton a Bohr
12
10. La miscela isotopica:
come si presentano gli elementi
Tutti gli elementi che si trovano in natura sono costituiti da una miscela di
isotopi e tale miscela, detta miscela naturale, presenta composizione abbastan-
za costante. Il boro, per esempio, è sempre costituito dall’80,22% di
11
B e dal
19,78% di
10
B.
Questi dati sono rilevabili tramite lo spettrometro di massa, uno strumento che
permette di identificare l’esatta composizione isotopica di qualsiasi sostanza,
anche se presente in piccole tracce. I diversi isotopi di uno stesso elemento si
possono infatti separare in base alla loro diversa massa, proprietà già scoperta da
Thomson, che mise a punto anche il primo strumento basato su questa tecnica.
L’esistenza degli isotopi consente di spiegare un dato apparentemente contrad-
dittorio. Poiché la massa atomica coincide praticamente con la somma delle
masse di neutroni e protoni, tutte particelle con massa molto vicina a u, il suo
valore dovrebbe essere pressoché intero. Come si giustifica allora l’esistenza
di masse atomiche frazionarie come quella del rame, che è uguale a 63,54 u,
o quella dello zinco, che è 65,37 u?
In realtà, il valore riportato per ogni elemento nella tabella delle masse atomiche
non si riferisce alla massa atomica di un particolare isotopo, ma rappresenta la
media ponderale delle masse atomiche di ciascun isotopo presente nella mi-
scela naturale. Pertanto tale valore riflette i differenti contributi di tutti gli iso-
topi costituenti la miscela di quell’elemento. Dai valori riportati nella
Tabella 3
è possibile ricavare la massa atomica media di alcuni elementi.
Tabella 3
Abbondanza
isotopica di alcuni elementi
Massa
Percentuale
atomica
nella miscela
isotopica
14
N
=
14,0031
99,625
15
N
=
15,0001
0,375
24
Mg
=
23,9850
78,70
25
Mg
=
24,9858
10,13
26
Mg
=
25,9826
11,17
54
Fe
=
53,9396
5,82
56
Fe
=
55,9349
91,66
57
Fe
=
56,9354
2,19
58
Fe
=
57,9333
0,33
63
Cu
=
62,9298
69,09
65
Cu
=
64,9278
30,91
64
Zn
=
63,9291
48,89
66
Zn
=
65,9260
27,81
67
Zn
=
66,9271
4,11
68
Zn
=
67,9249
18,57
70
Zn
=
69,9253
0,62
79
Br
=
78,9183
50,54
81
Br
=
80,9163
49,46
Luce radioattiva?
Il torio è un metallo reperibile in natura
sotto forma di composto del fosforo nei
cristalli di monazite, leggermente radio-
attivo. È cinque volte più abbondante
dell’uranio. Il suo ossido è impiegato nella
produzione di reticelle per luci a gas por-
tatili. Queste reticelle rilucono di una luce
bianca abbagliante quando vengono scaldate nella fiamma del gas.
L’isotopo più abbondante è il Torio 232; quanti sono i neutroni
contenuti nei suoi atomi?
Soluzione
Nel caso del Torio 232, si ha:
A
=
232 e Z
=
90.
Il numero dei suoi neutroni si può dedurre da:
N
=
A
-
Z
=
232
-
90
=
142
Uranio impoverito
Nella sua forma naturale, l’uranio è costituito da
tre isotopi, con una netta prevalenza (99,3%)
dell’isotopo 238. Per poter essere utilizzato nei
reattori o nelle armi nucleari, l’uranio deve esse-
re “arricchito”, va cioè manipolato in modo che
contenga una elevata quantità di isotopo 235.
Il materiale di scarto di questo processo è noto
come
uranio impoverito
(DU, dall’inglese
depleted uranium
), tri-
stemente noto per la produzione di proiettili capaci di attraversare
le corazze dei mezzi blindati e per i gravi danni che provoca ai sog-
getti esposti. Esso è costituito prevalentemente dall’isotopo 238.
La rappresentazione dell’uranio impoverito si può indicare
con
92
238
U .
Quali valori si assegnano, di conseguenza, a Z e ad A?
Soluzione
Z
=
92 e A
=
238
esempi
2.
Come si devono rappresentare gli isotopi dell’Uranio 235 e 234?
3.
Quanti sono gli elettroni dell’atomo con numero di massa 56
e numero atomico 31?
4.
Rappresenta con la simbologia descritta nel testo gli atomi
con le seguenti caratteristiche:
a.
Z
=
8
N
=
9
b.
un atomo di cloro con A
=
37
c.
Z
=
27
A
=
60
d.
Z
=
26
N
=
31
e.
un atomo di Iodio con A
=
131
f.
Z
=
3
N
=
4
5.
Quanti neutroni possiedono il
30
P e il
30
Si?
6.
Quanti elettroni e quanti neutroni possiedono il
208
Pb
e il
197
Hg?
XII1-029_U07_C1_Chimica_Tottola_CS4-sec imp.indd 12
12/12/11 1