En 1920 (también por Rutherford) se descubrieron las partículas positivas que forman los átomos, los protones.
Rutherford descubrió que bombardear átomos de nitrógeno con partículas alfa ( y esto es bien sencillo ya que basta con poner la sustancia radiactiva en el aire cuyo 75 % es nitrógeno) se producían una nuevas partículas con estas características:
Su carga eléctrica es la misma que la de los electrones, pero positiva, y su masa es semejante a la del átomo de hidrógeno (recuerda que la masa de los electrones es 1836 menor que la del átomo de hidrógeno. LLamó a estas partículas positivas protones.
Por lo tanto en los núcleos de los átomos hay unas partículas positivas que se llaman protones. En el hidrógeno solo hay una partícula ya que recordemos su masa era casi la misma.
Se comprobó que el número de protones es una característica especial de cada elemento químico, ya que todos los átomos del mismo elemento tienen el mismo número de protones.
Se llama número atómico (Z) al número de protones que tienen los átomos de un elemento químico.
A cada elemento químico le corresponde un número atómico desde 1 hasta 106.
Todavía tenemos que buscar otras partículas en el núcleo atómico. La masa de los protones de un núcleo es mucho menor que la masa del núcleo.
Por otra parte, desde 1918 estaba probado que existían los isótopos. Estos, eran átomos que tenían propiedades químicas iguales (parecían elementos iguales, por tanto), tenían el mismo número atómico, pero sus masas atómicas eran diferentes.
En el núcleo debían existir partículas neutras que contribuyeran a la masa pero no tuvieran carga eléctrica.
Estas partículas neutras del núcleo se descubrieron en 1932 y se llamaron neutrones. Chadwick consiguió detectarlas y medir su masa. Un neutrón tiene una masa ligeramente mayor que la del protón (exactamente 1,00014 veces).
Los neutrones proporcionan las fuerzas de unión que estabilizan el núcleo atómico.
En realidad durante unos años se pensó que en el núcleo había protones y unos cuantos electrones. El elemento helio tenía 4 protones y 2 electrones. De esta manera se explicaba su masa: 4 y su carga eléctrica: 2
El átomo tiene pues:
Z : Número atómico. Número de protones.
A: Número de masa
Número de (protones+ neutrones)
Los átomos con el mismo número atómico forman parte del mismo elemento químico.
Se llaman isótopos dos o más átomos del mismo elemento químico que tengan diferente masa. (mismo número atómico y diferente número másico).
Pero en los demás elementos no coinciden el número atómico y la masa atómica. Por ejemplo, la masa relativa del átomo de carbono es 12 y el número atómico es 6.
Ahora ya tenemos algunas respuestas a los interrogantes de la tabla periódica:
a) La tabla hay que ordenarla con el número atómico que es lo más importante de un elemento. De esta forma se arregla el problema Argón-Potasio. El Argón con 18 protones debe ir antes del Potasio con 19 aunque sus masas estén cambiadas.
b) Se pueden ordenar los átomos 106, 107 y 108 ya que conocemos los protones que tienen.
c) No pueden aparecer elementos desconocidos ya que conocemos todos los que tienen entre 1 y 106 protones. Solo podemos crear nuevos elementos hiperpesados (de los que ya conocemos su extrema inestabilidad).
d) Para transmutar un elemento en otro solo deberemos cambiar el número de protones por bombardeo con proyectiles como neutrones o partículas alfa.