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El número atómico, el número de masa y los isótopos
¿Cómo se llaman los isótopos que no experimentan desintegración radioactiva?
Aquí vemos un átomo. Éste tiene un núcleo que consta de tres protones y tres neutrones… Y alrededor del núcleo hay tres electrones. Uno de estos «tres» nos indica que se trata de un átomo de litio. ¿Pero cuál de estos tres lo determina? ¿Y qué pasaría si hubiera un electrón menos? Entonces obtendríamos un ion, pero seguiría siendo un ion del mismo elemento, el litio. ¿Y qué pasaría si hubiera un neutrón más? ¿Lo convertiría en otro elemento? No. Existen átomos de litio con cuatro neutrones, así que ése tampoco es el factor decisivo.
Pero si quitamos o añadimos un protón, ya no será el mismo elemento. Es el número de protones el que determina a qué elemento pertenece un átomo. Hay un nombre especial para referirse al recuento de protones en un átomo. Se llama el número atómico. El número atómico del hidrógeno es uno.
Eso significa que un átomo con un protón siempre es hidrógeno, sin importar los neutrones o electrones que tenga. El siguiente elemento es el helio con el número atómico dos. Siempre tiene dos protones. Por lo tanto, fueron los tres protones los que crearon este… átomo de litio. El número de protones (el número atómico) determina de qué elemento se trata. ¿Qué pasa con el número de neutrones?
Veamos estas dos versiones de litio. Si contamos el número total de partículas en el núcleo, este átomo tiene tres protones más cuatro neutrones, o siete partículas nucleares en total. Este tipo de átomo de litio se denomina «litio-siete». El átomo de litio con tres neutrones tiene seis partículas nucleares en total así que se llama «litio-seis». Litio-7 y litio-6 son dos isótopos de litio.
Tienen el mismo número de protones, pero su total de neutrones difiere. La cantidad de neutrones no afecta mucho a las propiedades químicas, pero le confiere al átomo una masa diferente. Por ese motivo, al número de partículas en el núcleo se le llama número másico. Al igual que el número atómico, el número másico es siempre un número entero, ya que no puede haber 3.5 protones o 1.2 neutrones. ¿Existen más isótopos de litio aparte de estos dos? Sí, pero… No son estables.
Los podemos crear en un laboratorio, pero estos otros isótopos de litio son de corta duración y no se encuentran en la naturaleza. Algunos elementos solo tienen un isótopo estable. El flúor, por ejemplo. Todos los átomos de flúor que se encuentran de forma natural tienen nueve protones y diez neutrones, por lo que tienen un número másico de… 19. Otros elementos tienen una gran variedad de diferentes isótopos.
El estaño bate el récord, con diez isótopos estables distintos. Todos ellos tienen el mismo número de protones (50), ¡pero el total de neutrones puede variar entre 62 y 74! Apenas hay diferencia en el comportamiento químico de los isótopos. Es solo la masa lo que difiere. A veces, necesitas saber la masa media de todos los átomos de un elemento.
Se usa para calcular el número de átomos en una muestra pesándolos. La masa media, por supuesto, está determinada por la mezcla de isótopos en el elemento. Si hay una mayor cantidad de isótopos más pesados, su masa media aumenta. El número másico es el número de protones más el número de neutrones, o el número total de partículas nucleares. Los átomos con distintos números másicos son los isótopos de ese elemento.
La mayoría de los elementos son una mezcla de diferentes isótopos. El número atómico es el número de protones en el núcleo del átomo. Este es el que define de qué elemento se trata.