NOMBRE ATÒMIC: REPRESENTACIÓ, CONFIGURACIÓ ELECTRÒNICA, EXEMPLE - FÍSICA - 2025

El nombre atòmic d'un element químic indica el nombre de protons contingut en el nucli atòmic d'aquest element. En el cas que fos un àtom neutre, llavors el nombre atòmic coincidirà amb el nombre d'electrons d'aquest element.

Com és sabut, el nucli atòmic consta de protons i neutrons. Els protons tenen càrrega positiva i el seu valor coincideix amb el valor absolut de la càrrega negativa de l'electró, que és 1,6 x 10 ^-19 coulomb en unitats de el Sistema Internacional.

Figura 1. Esquema d'un àtom d'heli (He). El nombre de protons és el nombre atòmic. El nombre de neutrons més el nombre de protons és el nombre màssic. Font: Wikimedia Commons.

Com que són partícules de el nucli atòmic, als protons i neutrons se'ls coneix com nucleons. Són aquestes partícules les que determinen pràcticament la massa de l'àtom ja que els nucleons són prop de dues mil vegades més massius que els electrons de l'àtom. Per tal motiu, a el nombre de nucleons en un àtom se li denomina nombre màssic.

No obstant això, el nombre atòmic és el que determina l'afinitat química dels elements atòmics, pel fet que en els àtoms neutres aquest número coincideix amb el nombre d'electrons.

Representació de el nombre atòmic

A la taula periòdica, a l'símbol X d'un element químic se l'acompanya a la banda esquerra inferior amb el nombre Z que representa el nombre atòmic d'aquest element, mentre que a la part superior esquerra de l'símbol químic de l'element s'indica el nombre màssic A.

La següent figura mostra aquesta notació:

Figura 2. Nombre atòmic Z de l'element químic X i nombre màssic A de l'element químic X, segons la convenció usada en la taula periòdica. Font: Wikimedia Commons.

I a continuació, la taula 1 mostra alguns exemples d'elements químics amb la seva respectiva notació i nombre atòmic i màssic:

taula 1

element	notació	Nombre atòmic Z	Nombre màssic A
hidrogen	1 1 H	1	1
carboni	12 6 C	6	12
oxigen	16 8 O	8	16
urani	238 92 U	92	238

Nombre atòmic i ordre dels elements en la taula periòdica

La taula periòdica dels elements químics permet l'arranjament seqüencial i en ordre creixent dels elements, segons el valor del seu nombre atòmic.

Es coneixen al menys 118 d'ells, començant per l'hidrogen fins a arribar a l'element 118 que és el oganesón -abans anomenat ununoctio-, el símbol químic és Og i de nombre màssic és 294.

Els primers 10 elements químics amb ordre creixent en nombre atòmic són molt més familiars. Així per exemple tenim als més coneguts:

1. Hidrogen, H
2. Heli, He
3. Liti, Li
4. Beril·li, Be
5. Bor, B
6. Carboni, C
7. Nitrogen, N
8. Oxigen, O
9. Fluor, F
10. Neó, Ne

Figura 3. Taula periòdica simplificada que mostra els símbols dels elements químics i el seu nombre atòmic. Font: Pixabay.

configuració electrònica

El nombre atòmic indica el nombre de protons en el nucli atòmic d'un element químic i cada protó, com hem dit, té una càrrega positiva elemental de 1.602 x 10 ^-19 C.

Si l'àtom és neutre, llavors el nombre d'electrons amb càrrega negativa elemental de 1602 x10 ^-19 C ha de ser igual a el nombre atòmic. De manera que, coneixent la posició numèrica d'un element químic en la taula periòdica, es coneix també el seu nombre d'electrons.

En l'àtom aquests electrons ocupen regions anomenades orbitals, les quals depenen de l'energia i de l'momentum angular de l'electró. Al seu torn, tant l'energia com el momentum angular dels electrons en l'àtom estan quantitzats. Això vol dir que només poden prendre alguns valors discrets.

Ara bé, els orbitals es van poblant d'electrons de menys a més energia, seguint certes regles que determinen la configuració electrònica.

D'aquesta manera, el nombre d'electrons en els orbitals o nivells més externs d'un àtom estableix els enllaços que aquest pot formar amb altres àtoms per formar molècules. Aquest nombre depèn de la configuració electrònica i de el nombre atòmic.

números quàntics

L'energia d'un electró en l'àtom queda determinada pel seu nombre quàntic principal n, el qual pot prendre valors sencers 1, 2, 3…

El momentum angular de l'electró en l'àtom queda determinat pel nombre quàntic secundari l (lletra ela) i els seus valors depenen de n.

Per exemple, per n = 2 el nombre quàntic secundari pren els valors des de 0 fins a n-1, és a dir: 0 i 1. De la mateixa manera, per an = 1 que és el nivell d'energia més baix, el nombre quàntic secundari l només pren el valor 0.

Els nombres quàntics secundaris 0, 1, 2, 3 es denoten alternativament amb les lletres s, p, d i f. Els orbitals s són esfèrics i els orbitals p són lobulats.

Hi ha dos nombres quàntics més:

• El nombre quàntic magnètic ml, que pren els valors des -l fins a + l passant per zero.
• El nombre quàntic de spin s, que només pren valors + ½ i -½ i és una característica pròpia de l'electró.

Finalment hi ha el principi d'exclusió de Pauli, que afirma que dos electrons no poden tenir els quatre nombres quàntics idèntics. Com a conseqüència d'aquest principi, un orbital pot tenir com a màxim dos electrons amb espín contrari.

Diagrama de configuració electrònica

El diagrama de configuració electrònica serveix per saber l'ordre d'ompliment dels electrons des dels orbitals de menor energia fins als de més alta energia, un cop conegut el nombre atòmic d'un element químic. La figura 4 mostra aquest diagrama:

Figura 4. Configuració electrònica. Font: Wikimedia Commons.

La idea esquematitzada allà és la següent: el primer nombre indica el nombre quàntic principal, seguidament la lletra indica el nombre quàntic secundari, i finalment el nombre en superíndex indica el màxim d'electrons possibles en aquest orbital.

exemple

Configuració electrònica de l'carboni i de l'silici

Tal com es va indicar anteriorment, el carboni té nombre atòmic 6, el que significa que té 6 electrons que es distribueixen de la següent manera: 1s2 2s2 2p2. Per la seva banda, el silici té nombre atòmic 14 i els seus electrons queden distribuïts d'aquesta altra manera: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2.

Tots dos elements estan en la mateixa columna de la taula periòdica, pel fet que, tot i que tenen nombres atòmics diferents, posseeixen la mateixa configuració electrònica en l'orbital més extern.

referències

1. Connor, N. Què és el Nucleon - Structure of Atomic Nucleus - Definition. Recuperat de: periodic-table.org.
2. Cimera Pobles. Nombre atòmic: què és, com es representa. Recuperat de: cumbrepuebloscop20.org
3. Lifeder. Què és la periodicitat química? Recuperat de: lifeder.com
4. Wikipedia. Configuració electrònica. Recuperat de: es.wikipedia.com
5. Wikipedia. Nombre atòmic. Recuperat de: es.wikipedia.com