2.2: Elementos y número atómico

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Objetivos de aprendizaje

Usa el número atómico y el número másico para describir un átomo.

La teoría atómica moderna afirma que los átomos de un elemento son los mismos, mientras que los átomos de diferentes elementos son diferentes. ¿Qué hace que los átomos de diferentes elementos sean diferentes? La característica fundamental que comparten todos los átomos del mismo elemento es el número de protones. Todos los átomos de hidrógeno tienen un solo protón en el núcleo; todos los átomos de hierro tienen 26 protones en el núcleo. Este número de protones es tan importante para la identidad de un átomo que se le llama el número atómico (Z). El número de protones en un átomo es el número atómico del elemento. Así, el hidrógeno tiene un número atómico de 1, mientras que el hierro tiene un número atómico de 26. Cada elemento tiene su propio número atómico característico.

Los átomos son eléctricamente neutros, lo que significa que la carga eléctrica general es cero. Esto se debe a que el número de protones (carga positiva) es igual al número de electrones (carga negativa). Por lo tanto, el número atómico también proporciona el número de electrones. Por ejemplo, el helio tiene Z = 2, lo que nos dice que hay 2 protones en el núcleo y 2 electrones fuera del núcleo. A veces los átomos ganarán o perderán electrones resultando en una diferencia en el número de protones y electrones, lo que significa que la carga ya no es cero. Los átomos que tienen una carga se denominan iones y se discutirán más adelante en capítulos posteriores.

\[atomic\ number = Z = p^+ = e^{–1}\]

Como aprendimos anteriormente, los protones y neutrones, que se encuentran en el núcleo de un átomo, tienen cada uno una masa de ~1 amu. Debido a que un electrón tiene una masa insignificante en relación con la de un protón o un neutrón, la mayor parte de la masa de un átomo está en el núcleo. El número de masa (A) se define como el número total de protones (\(p^+\)) y neutrones (\(n\)) en un átomo:

\[mass\ number = A = p^+ + n\]

Los átomos del mismo elemento siempre tienen el mismo número de protones, la misma Z, pero a menudo tienen diferentes números de neutrones, por lo tanto, diferentes números de masa. Estos átomos se denominan isótopos y serán discutidos con más detalle en el próximo capítulo.

Ejemplo\(\PageIndex{1}\)

Los átomos de carbono más comunes tienen seis protones y seis neutrones en sus núcleos. ¿Cuáles son el número atómico y el número de masa de estos átomos de carbono?
Un isótopo de uranio tiene un número atómico de 92 y un número másico de 235. ¿Cuál es el número de protones y neutrones en el núcleo de este átomo?

Solución

Si un átomo de carbono tiene seis protones en su núcleo, su número atómico es 6. Si también tiene seis neutrones en el núcleo, entonces el número de masa es 6 + 6, o 12.
Si el número atómico del uranio es 92, entonces ese es el número de protones en el núcleo. Debido a que el número de masa es 235, entonces el número de neutrones en el núcleo es 235 − 92, o 143.

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

El número de protones en el núcleo de un átomo de estaño es de 50, mientras que el número de neutrones en el núcleo es de 68. ¿Cuáles son el número atómico y el número de masa de este isótopo?

Responder: Número atómico = 50, número de masa = 118

Ejemplo\(\PageIndex{2}\):

¿Cuál es el símbolo de un isótopo de uranio que tiene un número atómico de 92 y un número de masa de 235?
Cuántos protones y neutrones hay en\(\ce{_{26}^{56}Fe}\)

Solución

El símbolo de este isótopo es\(\ce{_{92}^{235}U}\)
Este átomo de hierro tiene 26 protones y 56 − 26 = 30 neutrones.

Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

¿Cuántos protones hay en\(\ce{_{11}^{23} Na}\)

Responder: 11 protones

Claves para llevar

Los átomos mismos están compuestos por protones, neutrones y electrones.
Cada elemento tiene su propio número atómico, que es igual al número de protones en su núcleo.
Los isótopos de un elemento contienen diferentes números de neutrones.
Los elementos están representados por un símbolo atómico.

Colaboradores

Lisa Sharpe Elles, Universidad de Kansas