Número atómico, número másico, isótopos, isóbaros e isótonos
En el pizarrón, el profe escribe tres átomos de carbono: uno con 12, otro con 13 y otro con 14. Todos son carbono, pero no pesan lo mismo. ¿Cómo puede ser? ¿Y qué pasa con dos átomos de elementos distintos que tienen la misma masa? Al final de la página vas a poder responderlo.
Las partículas del átomo
Todo átomo tiene un núcleo diminuto en el centro y una corteza donde se mueven los electrones. En el núcleo hay dos tipos de partículas, y por eso se llaman nucleones.
| Partícula | Carga | Dónde está | Masa relativa |
|---|---|---|---|
| Protón | positiva (+) | núcleo | 1 |
| Neutrón | sin carga | núcleo | 1 |
| Electrón | negativa (−) | corteza | casi cero |
Los electrones casi no aportan masa. Por eso, la masa del átomo está concentrada en el núcleo: depende de cuántos protones y neutrones haya.
Número atómico y número másico
Dos números identifican a un átomo:
De ahí sale la fórmula para los neutrones:
Los átomos se escriben así: $^{A}_{Z}\text{X}$, con el número másico arriba, el atómico abajo y el símbolo del elemento. Por ejemplo, $^{23}_{11}\text{Na}$ es sodio con $A = 23$ y $Z = 11$.
Un átomo de sodio tiene $Z = 11$ y $A = 23$. Indicá cuántos protones y cuántos neutrones tiene en su núcleo, y explicá brevemente qué representa cada uno de los dos…
Un átomo de sodio tiene $Z = 11$ y $A = 23$. Indicá cuántos protones y cuántos neutrones tiene en su núcleo, y explicá brevemente qué representa cada uno de los dos números dados (número atómico y número másico).
Isótopos
Volvamos al carbono del pizarrón: $^{12}_{6}\text{C}$, $^{13}_{6}\text{C}$ y $^{14}_{6}\text{C}$.
| Átomo | Z | A | Protones | Neutrones |
|---|---|---|---|---|
| $^{12}_{6}\text{C}$ | 6 | 12 | 6 | 6 |
| $^{13}_{6}\text{C}$ | 6 | 13 | 6 | 7 |
| $^{14}_{6}\text{C}$ | 6 | 14 | 6 | 8 |
Los tres tienen 6 protones, así que son carbono. Lo que cambia es la cantidad de neutrones, y con ella el número másico.
Como tienen el mismo $Z$, tienen la misma cantidad de electrones y casi el mismo comportamiento químico. Eso responde la duda del gancho: los tres carbonos son el mismo elemento, solo que con distinta masa.
En la clase de Ciencias de la Naturaleza y de la Salud, el profe escribió en el pizarrón tres átomos: $^{12}{6}\text{C}$, $^{13}{6}\text{C}$ y $^{14}{6}\text{C}$. Decí…
En la clase de Ciencias de la Naturaleza y de la Salud, el profe escribió en el pizarrón tres átomos: $^{12}_{6}\text{C}$, $^{13}_{6}\text{C}$ y $^{14}_{6}\text{C}$. Decí cómo se llama la relación que existe entre ellos y justificá tu respuesta comparando su número atómico y su número másico.
Fátima investiga un átomo neutro de calcio, cuyo símbolo es $^{40}{20}\text{Ca}$. Calculá su cantidad de protones, de neutrones y de electrones. Luego, escribí cuántos…
Fátima investiga un átomo neutro de calcio, cuyo símbolo es $^{40}_{20}\text{Ca}$. Calculá su cantidad de protones, de neutrones y de electrones. Luego, escribí cuántos neutrones tendría un isótopo del calcio con número másico 44 y explicá por qué sigue siendo calcio.
Isóbaros e isótonos
Hay otras dos relaciones entre átomos, y cada una compara una cantidad distinta.
Completá con las palabras correctas y explicá cada caso con tus palabras: a) Los átomos con igual número atómico y distinto número másico se llaman . b) Los átomos con…
Completá con las palabras correctas y explicá cada caso con tus palabras:
- a) Los átomos con igual número atómico y distinto número másico se llaman ______.
- b) Los átomos con igual número másico y distinto número atómico se llaman ______.
- c) Los átomos con igual cantidad de neutrones pero distinto número atómico se llaman ______.
Observá la tabla de tres átomos: | Átomo | Protones | Neutrones | |-------|----------|-----------| | X | 18 | 22 | | Y | 19 | 21 | | Z | 20 | 20 | a) Calculá el número…
Observá la tabla de tres átomos:
| Átomo | Protones | Neutrones |
|---|---|---|
| X | 18 | 22 |
| Y | 19 | 21 |
| Z | 20 | 20 |
- a) Calculá el número másico de cada átomo.
- b) Indicá qué relación (isótopos, isóbaros o isótonos) existe entre X, Y y Z, y justificá tu respuesta.
Dos átomos, $^{31}{15}\text{P}$ y $^{32}{16}\text{S}$, se comparan en la clase. Calculá el número de neutrones de cada uno y determiná si son isótopos, isóbaros o…
Dos átomos, $^{31}_{15}\text{P}$ y $^{32}_{16}\text{S}$, se comparan en la clase. Calculá el número de neutrones de cada uno y determiná si son isótopos, isóbaros o isótonos. Escribí el razonamiento paso a paso.
Problemas con datos incompletos
Muchas veces te dan solo algunos datos y tenés que completar el resto con $A = Z + N$.
La masa atómica promedio
El cloro natural es una mezcla de dos isótopos: $^{35}_{17}\text{Cl}$ (17 protones, 18 neutrones, 17 electrones) y $^{37}_{17}\text{Cl}$ (17 protones, 20 neutrones, 17 electrones). El de masa 35 es mucho más abundante que el de 37. Por eso la tabla periódica da para el cloro un valor intermedio, un promedio ponderado entre 35 y 37, más cerca de 35.
Dos átomos, A y B, son isóbaros. El átomo A tiene número atómico 26 y 30 neutrones. El átomo B tiene 28 neutrones. Calculá el número másico de A, el número másico de B y…
Dos átomos, A y B, son isóbaros. El átomo A tiene número atómico 26 y 30 neutrones. El átomo B tiene 28 neutrones. Calculá el número másico de A, el número másico de B y el número atómico de B. Después, explicá por qué A y B son elementos distintos aunque tengan la misma masa aproximada.
Derlis dice que el $^{35}{17}\text{Cl}$ y el $^{37}{17}\text{Cl}$ son átomos de elementos diferentes porque tienen distinta masa. Nathalia le responde que son del mismo…
Derlis dice que el $^{35}_{17}\text{Cl}$ y el $^{37}_{17}\text{Cl}$ son átomos de elementos diferentes porque tienen distinta masa. Nathalia le responde que son del mismo elemento. Analizá ambas afirmaciones: calculá protones, neutrones y electrones (en átomos neutros) de cada uno, decidí quién tiene razón y argumentá tu postura. Además, explicá por qué el cloro suele tener una masa atómica promedio entre 35 y 37 en la tabla periódica.
Resumen
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$Z$ es el número de protones y define el elemento; $A = Z + N$ es el total de protones y neutrones.
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Neutrones: $N = A - Z$. En un átomo neutro, electrones $= Z$.
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Isótopos: igual $Z$, distinto $A$ (mismo elemento).
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Isóbaros: igual $A$, distinto $Z$ (elementos distintos).
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Isótonos: igual $N$, distinto $Z$ (elementos distintos).
Volvé al principio: los tres carbonos son isótopos, con 6 protones y 6, 7 u 8 neutrones. Dos elementos con la misma masa son isóbaros, pero siguen siendo distintos porque tienen distinto $Z$.