4.19: Unidad de masa atómica

Figura\(\PageIndex{1}\) (Crédito: Derek Jensen (Usuario:Tysto/Wikimedia Commons); Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gas-pump-Indiana-USA.jpg(opens en nueva ventana); Licencia: Dominio público)

El actual sistema de medición en Estados Unidos es una combinación de diferentes unidades, muchas de las cuales son difíciles de interconvertir. Al menos tenemos unidades estandarizadas en estos días, a diferencia de siglos pasados. En un momento, las mediciones de longitud se definieron como la distancia desde el extremo de un apéndice a otro. Por ejemplo, el patio se definió como la distancia desde la nariz del rey hasta la punta del pulgar, cuando su brazo estaba estirado.

Las mediciones estandarizadas hacen posible que las personas de todas partes obtengan la misma cantidad de algo. Tenga en cuenta las etiquetas rojas y blancas en la bomba de gas que se muestran a continuación. Estas etiquetas certifican que la bomba de gas ha sido verificada, y está bombeando un galón exacto de gas. Las mediciones estándar en ciencia son muy importantes para que podamos comparar datos experimentales de un laboratorio a otro, y asegurarnos de que todos estamos hablando de lo mismo.

Masa atómica

Las masas de átomos individuales son muy, muy pequeñas. Usando un dispositivo moderno llamado espectrómetro de masas, es posible medir tales masas minúsculas. Un átomo de oxígeno-16, por ejemplo, tiene una masa de\(2.66 \times 10^{-23} \: \text{g}\). Si bien las comparaciones de masas medidas en gramos tendrían alguna utilidad, es mucho más práctico tener un sistema que nos permita comparar más fácilmente las masas atómicas relativas. Los científicos decidieron usar el núclido carbono-12 como estándar de referencia por el cual se compararían todas las demás masas. Por definición, a un átomo de carbono-12 se le asigna una masa de 12 unidades de masa atómica\(\left( \text{amu} \right)\). Una unidad de masa atómica se define como una masa igual a una doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12. La masa de cualquier isótopo de cualquier elemento se expresa en relación con el patrón carbono-12. Por ejemplo, un átomo de helio-4 tiene una masa de\(4.0026 \: \text{amu}\). Un átomo de azufr-32 tiene una masa de\(31.972 \: \text{amu}\).

Figura\(\PageIndex{2}\): Esquema del espectrómetro de masas. (Crédito: Devon Fyson, basado en imagen creada por el Servicio Geológico de Estados Unidos; Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mass_Spectrometer_Schematic.svg(opens en nueva ventana); Licencia: Dominio Público)

El átomo de carbono-12 tiene seis protones y seis neutrones en su núcleo para un número de masa de 12. Dado que el núcleo representa casi toda la masa del átomo, un solo protón o neutrón único tiene una masa de aproximadamente\(1 \: \text{amu}\). Sin embargo, como lo ven los ejemplos de helio y azufre, las masas de átomos individuales no son números enteros. Esto se debe a que la masa de un átomo se ve afectada muy ligeramente por las interacciones de las diversas partículas dentro del núcleo, y se toma en cuenta la pequeña masa del electrón.

Resumen

• El carbono-12 es la referencia para todos los cálculos de masa atómica.
• Una unidad de masa atómica se define como una masa igual a una doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12.
• La masa de un átomo se ve afectada por las interacciones de las partículas dentro del núcleo.

Revisar

1. ¿Qué instrumento se utiliza para medir la masa de los átomos?
2. ¿Cuánto pesa un solo átomo de oxígeno-16 en gramos?
3. ¿Cuál es el estándar de referencia para las unidades de masa atómica?
4. ¿Cómo se define una unidad de masa atómica?
5. ¿Por qué los números para la masa atómica de los átomos individuales no son números enteros?