Istopos, nmero atmico y nmero msico

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Los tomos estn formados por un ncleo (formado por protones y neutrones), de tamao reducido y cargado positivamente, rodeado por una nube de electrones, que se encuentran en la corteza.El nmero de protones que existen en el ncleo, es igual al nmero de electrones que lo rodean. Este nmero es un entero, que se denominanmero atmicoy se designa por la letra,"Z".La suma del nmero de protones y neutrones en el ncleo se denominanmero msicodel tomo y se designa por la letra,"A".

El nmero de neutrones de un elemento qumico se puede calcular comoA-Z, es decir, como la diferencia entre el nmero msico y el nmero atmico. No todos los tomos de un elemento dado tienen la misma masa. La mayora de los elementos tiene dos msistopos,tomos que tienen el mismo nmero atmico, pero diferente nmero msico. Por lo tanto la diferencia entre dos istopos de un elemento es el nmero de neutrones en el ncleo. En un elemento natural, la abundancia relativa de sus istopos en la naturaleza recibe el nombre de abundancia isotpica natural. La denominada masa atmica de un elemento es una media de las masas de sus isotpos naturales ponderada de acuerdo a su abundancia relativa.A= masa atmica del elemento naturalAi= masa atmica de cada istopoxi= porcentaje de cada istopo en la mezcla

La nube de carga electrnica constituye casi todo el volumen del tomo, pero, slo representa una pequea parte de su masa. Los electrones, particularmente la masa externa determinan la mayora de las propiedades mecnicas, elctricas, qumicas, etc., de los tomos, y as, un conocimiento bsico de estructura atmica es importante en el estudio bsico de los materiales de ingeniera.Veamos una serie de ejemplosPara el carbono Z=6. Es decir, todos los tomos de carbono tienen 6 protones y 6 electrones.El carbono tiene dos istopos: uno con A=12, con 6 neutrones y otro con nmero msico 13 (7 neutrones), que se representan como:El carbono con nmero msico 12 es el ms comn (~99% de todo el carbono). Al otro istopo se le denomina carbono-13.El hidrgeno presenta tres istopos, y en este caso particular cada uno tiene un nombre diferente HidrgenoDeuterioTritio

La forma ms comn es el hidrgeno, que es el nico tomo que no tiene neutrones en su ncleo.Otro ejemplo son los dos istopos ms comunes del uranio:los cuales se denominan uranio-235 y uranio-238.En general las propiedades qumicas de un elemento estn determinadas fundamentalmente por los protones y electrones de sus tomos y en condiciones normales los neutrones no participan en los cambios qumicos. Por ello los istopos de un elemento tendrn un comportamiento qumico similar, formarn el mismo tipo de compuestos y reaccionarn de manera semejante.

Masa atmicaLa masa atmica relativa de un elemento, es la masa en gramos de 6.02 1023tomos (nmero de Avogadro, NA) de ese elemento, la masa relativa de los elementos de la tabla peridica desde el 1 hasta el 105 est situada en la parte inferior de los smbolos de dichos elementos. El tomo de carbono, con 6 protones y 6 neutrones, es el tomo de carbono 12 y es la masa dereferencia para las masas atmicas. Una unidad de masa atmica (u.m.a), se define exactamente como 1/12 de la masa de untomo de carbono que tiene una masa 12 u.m.a. una masa atmica relativa molar de carbono 12 tiene una masa de 12 g enesta escala. Un mol gramo (abreviado, mol) de un elemento se define como el numero en gramos de ese elemento igual alnmero que expresa su masa relativa molar. As, por ejemplo, un mol gramo de aluminio tiene una masa de 26.98 g y contiene 6.023 1023tomos.

Veamos unos ejercicios de aplicacin:La plata natural est constituida por una mezcla de dos istopos de nmeros msicos 107 y 109. Sabiendo que abundancia isotpica es la siguiente:107Ag =56% y109Ag =44%. Deducir el peso atmico de la plata natural.

Determinar la masa atmica del galio, sabiendo que existen dos istopos69Ga y71Ga, cuya abundancia relativa es, respectivamente, 60,2% y 39,8%. Indica la composicin de los ncleos de ambos istopos sabiendo que el nmero atmico del galio es 31.Masa atmica = 69 0,602 + 71 0,398 = 69,7 uNcleo del6931Ga: 31 protones y 38 neutrones (69 - 31)Ncleo del7131Ga: 31 protones y 40 neutrones (71 - 31).