Grazie agli esperimenti di Rutherford e alla misura della quantità di carica dell’elettrone, si arrivò alla conclusione che la carica positiva dei nuclei atomici è sempre un multiplo intero dell’unità di elettricità positiva, che nel 1919 fu identificata con il protone. Poiché nuclei di atomi diversi presentano diversa carica positiva, essi devono contenere un diverso numero di protoni.

atomic number (Z) Il numero di protoni presenti nel nucleo di un atomo si chiama numero atomico (Z). Se l’atomo è neutro, questo numero è uguale a quello degli elettroni.

Il numero atomico Z viene scritto in basso a sinistra del simbolo chimico dell’elemento:

 Il numero atomico è quindi caratteristico di ogni elemento. Per esempio, tutti gli atomi con 7 protoni nel nucleo sono atomi di azoto, N; tutti gli atomi di carbonio, che ha Z = 6, hanno invece 6 protoni nel nucleo.

I numeri atomici furono accuratamente misurati da un giovane scienziato inglese, Henry Moseley, poco prima dell’inizio del primo conflitto mondiale in cui trovò, giovanissimo, la morte. Nel 1913 egli studiò le proprietà dei raggi X emessi dagli atomi quando questi sono bombardati con elettroni dotati di alta velocità. I raggi X sono radiazioni elettromagnetiche come la luce, ma sono molto più energetiche e hanno la capacità di attraversare molti materiali. Moseley notò che il tipo di raggi X emessi dagli atomi dipendeva dal numero che indicava la posizione occupata dall’elemento nella tavola periodica in base alla sua massa atomica, cioè dal suo numero d’ordine; tale numero, inoltre, corrispondeva al numero di cariche elettriche positive presenti nel nucleo dell’elemento stesso. Alla fine delle sue ricerche, infatti, Moseley affermava: «Per l’atomo esiste una grandezza fondamentale che aumenta regolarmente nel passaggio da un elemento a quello vicino. Questa grandezza può essere solo la carica positiva del nucleo centrale.».

 Grazie a Moseley, quindi, possiamo oggi descrivere la struttura fondamentale di un atomo guardando semplicemente quale posizione esso occupa nella tavola periodica. Per esempio, l’atomo che occupa l’ottava posizione, cioè l’atomo di ossigeno, deve avere 8 protoni nel nucleo e, di conseguenza, 8 elettroni intorno a esso; il suo numero atomico è quindi Z = 8.