QB: Isótopos

Como hemos dicho, todos los átomos de un mismo elemento tiene el mismo número de protones. Al número de protones se le denomina número atómico (Z). Los elementos de la Tabla Periódica están ordenados según su número atómico:

Hidrógeno (H), 1 protón

Helio (He), 2 protones

Litio (Li), 3 protones

Berilio (Be), 4 protones

Boro (B), 5 protones 

.....

Al tratarse de un átomo, debe ser neutro, luego PROTONES = ELECTRONES.

En el caso de un ión, PROTONES + ELECTRONES = CARGA. Por ejemplo, el ión

S^2-.El azufre tiene número atómico 16, tanto el átomo como sus iones. Luego tiene 16 protones. No sabemos el número de electrones, le llamaremos “x”. La carga es -2. Luego:

16 + x = -2

x = nº de electrones = -18

Como hemos dicho, la masa del electrón es despreciable. Luego toda la masa se encuentra en el núcleo, distribuida entre el protón y el neutrón. La suma del número de protones y de neutrones se llama número másico (A).

PROTONES + NEUTRONES = NÚMERO MÁSICO

Todos los isótopos del azufre tienen 16 protones. El número de neutrones varía según el isótopo. Luego cada isótopo tiene un número másico distinto. El azufre tiene 4 isótopos:

³²S

³³S

³⁴S

³⁶S

El número es el número másico. Como todos tienen 16 protones (mismo elemento, el azufre):

32 – 16 = 16 neutrones

33 – 16 = 17 neutrones

34 – 16 = 18 neutrones

36 – 16 = 20 neutrones

De especial interés son los isótopos de hidrógeno. El más abundante es el protio (A = 1, luego como el hidrógeno tiene 1 protón, tiene 0 neutrones). Le sigue el deuterio (A=2, 1 protón, 1 neutrón), y mucho menos abundante el tritio (A=3, 1 protón, 2 neutrones).

Cuando un átomo tiene mucho más neutrones que protones, suele hacerse inestable, o sea, radiactivo. Por ejemplo, el 3-hidrógeno o tritio es radiactivo.  

ALGUNOS EJERCICIOS PARA PRACTICAR

QB: Conceptos básicos

La Tabla Periódica, es una manera de organizar a todos los elementos de manera lógica (aunque probablemente aún no le ves esa lógica). Se han sugerido muchas tablas periódicas, pero se han ido descartando por erróneas o por ser poco intuitivas (sí, han habido tablas periódicas más difíciles de interpretar que esta). 

 

Surge ahora la pregunta, ¿qué son los elementos? Los elementos son tipos de átomos, con la misma estructura, propiedades y comportamiento.

Los elementos de una misma columna de la Tabla Periódica tienen propiedades más o menos parecidas, lo cual se explica con conocimientos un poco más avanzados de Química, y esta semejanza es uno de los “pro” de la Tabla Periódica que se usa en la actualidad.

Los átomos son estructuras formadas por tres partículas subatómicas: protones, neutrones (que se encuentran en el núcleo) y electrones (que siguen órbitas entorno al núcleo, al conjunto de órbital se le denomina corteza). 

Se podría hacer una analogía con el Sistema Solar, el núcleo (protones + neutrones) sería el Sol, y los electrones cada uno de los planetas, orbitando entorno al núcleo. 

 

Los protones tienen carga positiva, los electrones negativas y los neutrones no tienen carga.

Los protones y los neutrones tienen más o menos la misma masa, mientras que la masa de los electrones es tan pequeña que se puede considerar 0.

¿Qué es más grande, el núcleo o la corteza? Al decir que la masa de los electrones es casi 0, o sea, que toda la masa se encuentra en el núcleo, uno puede pensar que el núcleo es más grande que la corteza. Eso es un error. Imaginemos que el núcleo fuera una canica, y la ponemos en el centro de un gran estadio de fútbol. Pues la corteza sería todo el estadio. O sea, toda la masa está concentrada en una canica, y el resto del estadio está vacío. La matería está casi hueca.

Esto explica hechos como la difusión. Si cogemos una botella metálica perfectamente cerrada, y la llenamos de hidrógeno, al cabo de un tiempo el gas se habrás escapado: el hidrógeno se “cuela” por los huecos de los átomos del metal.

Esto no es el todo cierto, más adelante se verá que no se habla de órbitas, si no de orbital.

Un átomo ha de ser neutro, o sea, la suma de todas sus cargas debe ser 0. De los neutrones no hay que preocuparse, no tienen carga. Hay que prestar atención a protones y electrones:

¿Qué pasa si un átomo tiene 6 protones y 10 electrones?

CARGA POSITIVA + CARGAS NEGATIVA = 6 + (-10) = - 4 ← no es un átomo

¿Qué pasa si un átomo tiene 3 protones y 2 electrones?

CARGA POSITIVA + CARGAS NEGATIVA = 3 + (-2) = + 1 ← no es un átomo

¿Qué pasa si un átomo tiene 7 protones y 7 electrones?

CARGA POSITIVA + CARGA NEGATIVA = 7 + (-7) = 0 ← es un átomo

Si CARGA POSITIVA + CARGA NEGATIVA no es 0, hablamos de un ión. Un ión puede ser un catión (si tiene carga positiva) o un anión (si tiene carga negativa).

Todos los átomos o iones de cloro tienen 17 protones. Puede variar su número de electrones (tenemos así iones de cloro) o su número de neutrones, pero nunca su número de protones. Si tiene 17 protones, es cloro.

A los átomos de un mismo elemento en los que varía su número de neutrones se conocen como isótopos. En el cloro tenemos dos isótopos principales, uno con 18 neutrones y otro con 20 neutrones, pero los dos con 17 protones, ya que si no no sería cloro.

Las moléculas son uniones de átomos mediante enlaces. Esas uniones se producen para buscar estabilidad. Por ejemplo, el átomo de oxígeno no es estable, por ello se une a metales (para formar óxidos metálicos), al hidrógeno (para formar H2O) o a otro oxígeno (para formar O2, o dioxígeno, el gas que respiramos).

El oxígeno se puede unir a cualquier elemento, no solo a esto, con excepciones de los gases nobles más ligeros, no reactivos hasta el momento.

ALGUNOS EJERCICIOS PARA PRACTICAR