Rodrigo Ricardo

Isótopos y masa atómica promedio

Publicado el 4 septiembre, 2020

Diferentes tipos de manzanas

Siempre he escuchado que nunca se debe comparar manzanas con naranjas, por lo que comenzaré esta lección comparando manzanas con manzanas. Más adelante, esto puede ayudarlo a recordar cómo comparar y contrastar diferentes isótopos de átomos. Entonces, más específicamente, vamos a describir tres tipos diferentes de manzanas: Crabapple, Golden Delicious y Granny Smith, todas muy diferentes pero todas manzanas.

Entonces, ¿qué las hace manzanas? Todos se denominan biológicamente ‘malus domestica’. Crecen en árboles. Tienen tallos. La lista continua. Pero, ¿qué los hace diferentes? En primer lugar, el Crabapple es muy pequeño, es de color rojo y tiene un sabor bastante ácido. Para los propósitos de esta lección, le daremos una masa ficticia de 1 uma, que llamaremos la ‘unidad de masa de manzana’, mientras que la Golden Delicious es de tamaño mediano, de color amarillento, sabe dulce y nosotros le va a dar una masa de 2 amu. Finalmente, la Granny Smith es grande, verde y tiene un sabor amargo. Le daremos a esta manzana una masa de 3 amu, por lo que pesa tres veces más que la Crabapple. Todas son similares en el sentido de que son manzanas, pero tienen muchas características diferentes. Entonces, si les preguntara cuál es la masa de una manzana, ¿qué dirías? 1 amu? 2? ¿O 3 amu? Bueno, todo depende de a qué tipo de manzana te refieras.

Diferentes tipos de átomos

Ahora, comparemos los átomos. En una lección anterior, aprendió sobre la composición del núcleo y cómo contiene tanto protones como neutrones , los cuales son los principales contribuyentes a la masa del átomo (la masa de los electrones no es lo suficientemente significativa como para realizar un seguimiento) . El número de protones que tiene un átomo determinará qué tipo de elemento es, y todos los átomos del mismo elemento siempre tendrán el mismo número de protones. Donde las cosas se ponen interesantes es en la cantidad de neutrones en el núcleo. Usaremos el hidrógeno como ejemplo.

El hidrógeno tiene tres isótopos principales . Recuerde que los isótopos tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones. El isótopo más común de hidrógeno tiene solo un protón y cero neutrones. Si tanto los protones como los neutrones tienen una masa de aproximadamente 1 amu (unidad de masa atómica), la masa de este átomo sería aproximadamente 1 amu (solo la masa del protón). Este isótopo de hidrógeno tiene un nombre especial, protio, y constituye más del 99,98% de todos los átomos de hidrógeno.


El protio es el principal isótopo presente en el elemento hidrógeno.
Isótopo principal de hidrógeno Protium

El siguiente isótopo más común se llama deuterio. Su núcleo contiene un protón y un neutrón, por lo que tiene una masa de aproximadamente 2 amu. Constituye menos de dos centésimas de un por ciento de la población de átomos de hidrógeno.

El último isótopo se llama tritio y, como puede adivinar, todavía tiene solo un protón, pero contiene dos neutrones en su núcleo, lo que le da una masa de 3 amu. Existe muy poco tritio y es muy inestable.

Entonces, si tuviera que preguntarle cuál es la masa de un átomo de hidrógeno, necesitaría saber de qué isótopo estoy hablando: protio, deuterio o tritio.

Recuerde que estos tres isótopos son todos químicamente iguales, al igual que nuestros tres tipos diferentes de manzanas son solo manzanas. Todos siguen siendo hidrógeno y todos reaccionarán de la misma manera. Por ejemplo, puede saber que el agua (H2O) está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Lo que quizás no sepa es que aunque la mayor parte del agua que bebe contiene el isótopo protio de hidrógeno, hay algunas moléculas en su vaso que contendrán el isótopo de deuterio “más pesado”. ¿Importa esto? Realmente no. Nuestros cuerpos contienen un pequeño porcentaje de agua ‘pesada’ y estamos bien. Sin embargo, no quisiéramos hacer una práctica de beber agua 100% ‘pesada’ a diario. Esta agua ‘pesada’ especial se utiliza en algunos reactores nucleares y en algunos laboratorios científicos.


Aunque el agua contiene dos isótopos de hidrógeno, solo hay una pequeña cantidad de deuterio.
El agua contiene dos isótopos

Peso atomico

Ahora, me gustaría centrar su atención en la tabla periódica, más específicamente, el bloque de hidrógeno en la esquina superior izquierda. ¿Ves ese pequeño número debajo del símbolo químico? Eso se llama masa atómica promedio (o peso atómico). Recuerde que las unidades de masa atómica son uma (o unidades de masa atómica). Entonces, ¿qué masa de isótopo estamos viendo? ¿Protio, deuterio o tritio? La respuesta son todos.

El peso atómico en la tabla periódica se calcula en base a las abundancias relativas de cada isótopo de ese elemento. Realmente es un promedio ponderado de todos los isótopos naturales. Entonces, debido a que la mayor parte del hidrógeno tiene una masa de 1 amu, el peso atómico en la tabla periódica será muy cercano a 1; sin embargo, debido a que hay un poquito de isótopos de hidrógeno más pesados, el peso representado será ligeramente superior a 1 o 1,0079 amu.

Otro ejemplo es el litio. Hay dos isótopos principales de litio: litio-6, que tiene tres protones y tres neutrones y litio-7, que tiene tres protones y cuatro neutrones. Según la tabla periódica, el peso atómico es 6,941 amu. En base a esto, ¿qué isótopo crees que es el más común? ¿Litio-6 o litio-7? Debido a que el número 6.941 está mucho más cerca del 7, es probable que exista mucho más litio-7 en la naturaleza. Tenga en cuenta que, al igual que las manzanas y los átomos de hidrógeno, ambos isótopos de litio tendrán comportamientos similares. Su única diferencia es su masa.


El peso atómico de un elemento incluye el peso de todos los isótopos.
El peso atómico incluye todos los isótopos

Debido a que la mayoría de nuestros cálculos se referirán a la población general de átomos y no a isótopos específicos, usaremos este valor de peso atómico en la mayoría de las lecciones de este curso. Por lo tanto, es importante saber cómo se calcula y qué significa realmente. Además, tenga en cuenta que cada tabla periódica puede verse diferente a la siguiente, así que asegúrese de orientarse antes de comenzar a hacer cálculos.

Resumen de la lección

Los isótopos son simplemente variaciones del mismo elemento; tienen el mismo número de protones y todos reaccionarán de la misma manera. La única diferencia es que tienen diferentes números de neutrones, lo que hará que sus masas sean diferentes. La abundancia de cada tipo de isótopo se tiene en cuenta al calcular la masa atómica promedio, o el peso atómico, que se encuentra en la tabla periódica.

Resultado de aprendizaje

Después de ver esta lección, debería poder reconocer cómo los isótopos son variaciones del mismo elemento y cómo se tienen en cuenta al calcular la masa atómica.

5/5 - (2 votes)