Partículas subatómicas e isótopos
Si el átomo fuera el estadio Nacional de la Sabana, el núcleo sería una bolinga colocada en el centro de la cancha. Dentro de la «bolinga» (el núcleo) hay dos tipos de partículas y en las gradas (la nube electrónica) hay un tercer tipo. ¿Cuáles son y qué papel juega cada una?
Las tres partículas del átomo
Si usted frota una regla de plástico con un suéter de lana y la acerca a pedacitos de papel, los pedacitos saltan hacia ella. Eso pasa porque la materia contiene cargas eléctricas que pueden pasar de un objeto a otro. ¿De qué partículas con carga está hecho cada átomo? Recuerde que este es un modelo: una representación teórica del átomo, no una foto.
Como el átomo completo es neutro, un átomo normal tiene el mismo número de protones que de electrones: las cargas positivas y negativas se compensan.
En el juego de mesa «Construye un átomo» hay tres tipos de fichas: protones, neutrones y electrones. Indique la carga eléctrica de cada una de las tres partículas:…
En el juego de mesa «Construye un átomo» hay tres tipos de fichas: protones, neutrones y electrones. Indique la carga eléctrica de cada una de las tres partículas: positiva, negativa o sin carga.
Si el átomo fuera un estadio de fútbol, el núcleo sería una bolinga en el centro de la cancha. ¿Qué partículas habría dentro de esa «bolinga»? ¿Y qué partículas se…
Si el átomo fuera un estadio de fútbol, el núcleo sería una bolinga en el centro de la cancha. ¿Qué partículas habría dentro de esa «bolinga»? ¿Y qué partículas se moverían por las gradas, alrededor del núcleo?
Complete la frase con las palabras que faltan: «El protón tiene carga $\dots$, el electrón tiene carga $\dots$ y el neutrón no tiene $\dots$».
Complete la frase con las palabras que faltan: «El protón tiene carga $\dots$, el electrón tiene carga $\dots$ y el neutrón no tiene $\dots$».
El número atómico Z: la cédula del átomo
El hierro es un metal duro, el helio es un gas que hace flotar los globos y el azufre es un polvo amarillo. Sin embargo, los tres están hechos solo de protones, neutrones y electrones. ¿Qué hace que un átomo sea hierro y no helio o azufre?
Un elemento químico es una clase de átomo: todos los átomos con el mismo $Z$ pertenecen al mismo elemento. Cada elemento se representa con un símbolo químico de una o dos letras, la primera en mayúscula: O (oxígeno), C (carbono), H (hidrógeno), Na (sodio), Fe (hierro).
Mueva el deslizador de protones: al cambiar $Z$ cambia el elemento del que habla.
El número atómico $Z$ es como la cédula de identidad de un elemento. Explique qué es lo que cuenta el número $Z$ y diga cuánto vale para un átomo que tiene $6$ protones.
El número atómico $Z$ es como la cédula de identidad de un elemento. Explique qué es lo que cuenta el número $Z$ y diga cuánto vale para un átomo que tiene $6$ protones.
Cuando usted respira, a sus pulmones llegan átomos de oxígeno, que tienen $8$ protones. Si un átomo de oxígeno es neutro, ¿cuántos electrones tiene? Explique por qué.
Cuando usted respira, a sus pulmones llegan átomos de oxígeno, que tienen $8$ protones. Si un átomo de oxígeno es neutro, ¿cuántos electrones tiene? Explique por qué.
Un átomo neutro de calcio, el mineral de los huesos, tiene $20$ electrones y un número másico $A = 40$. Calcule su número atómico $Z$ y el número de neutrones de su…
Un átomo neutro de calcio, el mineral de los huesos, tiene $20$ electrones y un número másico $A = 40$. Calcule su número atómico $Z$ y el número de neutrones de su núcleo.
El número másico A: contar protones y neutrones
Un protón y un neutrón pesan casi lo mismo, unas $2.000$ veces más que un electrón. Por eso casi toda la masa del átomo está en el núcleo.
El número másico $A$ cuenta las partículas «pesadas» del átomo. Un átomo de carbono tiene $6$ protones y $6$ neutrones, como se muestra en la figura. ¿Cuánto vale su…
El número másico $A$ cuenta las partículas «pesadas» del átomo. Un átomo de carbono tiene $6$ protones y $6$ neutrones, como se muestra en la figura.
¿Cuánto vale su número másico $A$? ¿Qué partículas del átomo no entran en esa cuenta?
Las bengalas brillan con una luz blanca intensa porque queman magnesio. Un átomo neutro de magnesio tiene $Z = 12$ y $A = 24$. Calcule cuántos protones, neutrones y…
Las bengalas brillan con una luz blanca intensa porque queman magnesio. Un átomo neutro de magnesio tiene $Z = 12$ y $A = 24$. Calcule cuántos protones, neutrones y electrones tiene.
El olor de los huevos podridos se debe a un gas que contiene azufre. Un átomo neutro de azufre tiene $16$ electrones y $16$ neutrones. Calcule su número atómico $Z$ y su…
El olor de los huevos podridos se debe a un gas que contiene azufre. Un átomo neutro de azufre tiene $16$ electrones y $16$ neutrones. Calcule su número atómico $Z$ y su número másico $A$.
Dónde está la masa del átomo
Si un átomo se pesara en una balanza, ¿los electrones se notarían? Como cada protón o neutrón tiene unas $2.000$ veces la masa de un electrón, los electrones aportan una parte mínima.
Ejemplo: en el carbono-12 hay $12$ partículas nucleares y $6$ electrones. Tome como unidad la masa de un electrón (es una estimación). Piense cuántas unidades suman los $12$ protones y neutrones y cuántas los $6$ electrones, y compárelas.
La sal de cocina contiene átomos de sodio, con $11$ protones y $12$ neutrones en su núcleo, como se muestra en la figura. Calcule el número másico $A$ del sodio.
La sal de cocina contiene átomos de sodio, con $11$ protones y $12$ neutrones en su núcleo, como se muestra en la figura.
Calcule el número másico $A$ del sodio.
El cloro que se usa para desinfectar piscinas tiene $Z = 17$ y $A = 35$. Calcule cuántos neutrones tiene su núcleo y cuántos electrones tiene un átomo neutro de cloro.
El cloro que se usa para desinfectar piscinas tiene $Z = 17$ y $A = 35$. Calcule cuántos neutrones tiene su núcleo y cuántos electrones tiene un átomo neutro de cloro.
Iones: átomos con carga
Un átomo neutro puede ganar o perder electrones. Entonces las cargas ya no se compensan y se forma un ion.
Si baja los electrones por debajo de los protones aparece una carga positiva neta. Eso le pasa al potasio (el de los bananos) cuando pierde un electrón. Los iones también son importantes en el cuerpo humano (sodio y potasio en los nervios) y en la corriente eléctrica en una disolución: los cationes y los aniones se mueven y transportan la carga.
El potasio es un mineral abundante en los bananos. Un átomo neutro de potasio, con $Z = 19$, pierde uno de sus electrones, como se muestra en la figura. a) ¿Cuántos…
El potasio es un mineral abundante en los bananos. Un átomo neutro de potasio, con $Z = 19$, pierde uno de sus electrones, como se muestra en la figura.
- a) ¿Cuántos protones y cuántos electrones le quedan al átomo?
- b) ¿Sigue siendo potasio? Justifíquelo pensando en qué es lo que define a un elemento.
- c) ¿Qué carga neta tiene ahora el átomo? Explique el resultado comparando sus cargas positivas y negativas.
El papel de aluminio que usamos en la cocina está formado por átomos con $Z = 13$ y $A = 27$. Calcule el número de protones, neutrones y electrones de un átomo neutro de…
El papel de aluminio que usamos en la cocina está formado por átomos con $Z = 13$ y $A = 27$. Calcule el número de protones, neutrones y electrones de un átomo neutro de aluminio.
Isótopos: mismo elemento, distinta masa
Existen átomos de neón con masa 20 y otros con masa 22, aunque químicamente se comportan igual. ¿Cómo pueden ser del mismo elemento y pesar distinto?
Como $Z$ es el mismo, los isótopos son el mismo elemento y tienen propiedades químicas casi idénticas. Cambian la masa y la estabilidad del núcleo: unos isótopos son estables y otros radiactivos.
El carbono-12 y el carbono-14 son como dos hermanos: son del mismo elemento, pero no «pesan» igual. Explique qué tienen en común los dos átomos y en qué se diferencian.…
El carbono-12 y el carbono-14 son como dos hermanos: son del mismo elemento, pero no «pesan» igual. Explique qué tienen en común los dos átomos y en qué se diferencian. ¿Cómo se llama la relación que hay entre ellos?
El hidrógeno tiene tres isótopos conocidos: el protio ($A = 1$), el deuterio ($A = 2$), presente en el llamado «agua pesada», y el tritio ($A = 3$). Todos tienen…
El hidrógeno tiene tres isótopos conocidos: el protio ($A = 1$), el deuterio ($A = 2$), presente en el llamado «agua pesada», y el tritio ($A = 3$). Todos tienen $Z = 1$, como se muestra en la figura.
Calcule cuántos neutrones tiene cada isótopo y explique por qué los tres son el mismo elemento.
El carbono-12 tiene $A = 12$ y el carbono-14 tiene $A = 14$; ambos tienen $Z = 6$, como se muestra en la figura. a) Calcule los neutrones que tiene cada isótopo. b)…
El carbono-12 tiene $A = 12$ y el carbono-14 tiene $A = 14$; ambos tienen $Z = 6$, como se muestra en la figura.
- a) Calcule los neutrones que tiene cada isótopo.
- b) Explique qué comparten los dos átomos y qué los hace ser el mismo elemento.
Los científicos estudian el clima del pasado analizando el hielo de los glaciares, donde aparecen el oxígeno-16 ($Z = 8$, $A = 16$) y el oxígeno-18 ($Z = 8$, $A = 18$).…
Los científicos estudian el clima del pasado analizando el hielo de los glaciares, donde aparecen el oxígeno-16 ($Z = 8$, $A = 16$) y el oxígeno-18 ($Z = 8$, $A = 18$).
- a) Complete el número de protones, neutrones y electrones de cada isótopo, suponiendo átomos neutros.
- b) Explique por qué los dos son el mismo elemento aunque tienen masas distintas.
Las baterías de los celulares usan litio. Su símbolo con los números del átomo se escribe así: ${}^{7}{3}\text{Li}$. El número de arriba es $A$ y el de abajo es $Z$. a)…
Las baterías de los celulares usan litio. Su símbolo con los números del átomo se escribe así: ${}^{7}_{3}\text{Li}$. El número de arriba es $A$ y el de abajo es $Z$.
- a) ¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene un átomo neutro de litio?
- b) El berilio tiene $4$ protones y $5$ neutrones: escriba su símbolo con el mismo formato.
Unos arqueólogos encuentran un colmillo de mamut y quieren saber su edad. Para calcularla usan el carbono-14 que queda en los restos. a) El carbono-14 es un isótopo del…
Unos arqueólogos encuentran un colmillo de mamut y quieren saber su edad. Para calcularla usan el carbono-14 que queda en los restos.
- a) El carbono-14 es un isótopo del carbono: explique qué significa eso, hablando de protones y neutrones.
- b) Todos los seres vivos contienen carbono y, al morir, su carbono-14 va disminuyendo poco a poco con los años. Razone por qué eso permite estimar cuánto tiempo hace que murió el animal.
Tres átomos tienen estas partículas: el átomo X tiene $6$ protones y $6$ neutrones; el átomo Y tiene $6$ protones y $8$ neutrones; el átomo Z tiene $7$ protones y $7$…
Tres átomos tienen estas partículas: el átomo X tiene $6$ protones y $6$ neutrones; el átomo Y tiene $6$ protones y $8$ neutrones; el átomo Z tiene $7$ protones y $7$ neutrones.
- a) ¿Cuáles de ellos son el mismo elemento? ¿Por qué?
- b) ¿Qué pareja forma un caso de isótopos?
- c) Calcule el número másico $A$ de cada uno de los tres átomos.
Vuelva al principio: dentro de la «bolinga» del estadio están los protones y los neutrones, y en las gradas, los electrones.
La tabla periódica: dónde buscar Z
Si usted sabe cuántos protones tiene un átomo, ¿cómo averigua de qué elemento es? Con la tabla periódica.
El hierro de las lentejas ayuda a transportar el oxígeno en la sangre. Un átomo neutro de hierro tiene $Z = 26$ y $A = 56$. ¿Cuántos neutrones tiene en el núcleo? ¿Y…
El hierro de las lentejas ayuda a transportar el oxígeno en la sangre. Un átomo neutro de hierro tiene $Z = 26$ y $A = 56$. ¿Cuántos neutrones tiene en el núcleo? ¿Y cuántos electrones alrededor de él?
Un átomo neutro tiene número másico $A = 31$ y $16$ neutrones en el núcleo. a) Calcule su número atómico $Z$ y su número de electrones. b) Con ayuda de esta lista,…
Un átomo neutro tiene número másico $A = 31$ y $16$ neutrones en el núcleo.
- a) Calcule su número atómico $Z$ y su número de electrones.
- b) Con ayuda de esta lista, averigüe de qué elemento se trata: oxígeno ($Z = 8$), sodio ($Z = 11$), silicio ($Z = 14$), fósforo ($Z = 15$) o cloro ($Z = 17$).
- c) Las cabezas de los fósforos contienen ese elemento. Explique por qué es el número $Z$, y no el número de neutrones, el que decide de qué elemento es un átomo.