La materia se presenta en diferentes tamaños, formas y colores. Considere el cloro, un gas amarillento, o el plomo, un sólido gris negruzco, o el mercurio, un líquido plateado. Tres elementos muy diferentes, cada material hecho de un solo tipo de átomo. Las diferencias en la materia se reducen a las más pequeñas diferencias en la estructura atómica.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Comprender que los isótopos de un elemento tienen diferentes números de masa pero el mismo número de protones. Usando la tabla periódica, encuentra el número atómico del elemento. El número atómico es igual al número de protones. En un átomo equilibrado, el número de electrones es igual al número de protones. En un átomo desequilibrado, el número de electrones es igual al número de protones más el opuesto de la carga de iones. Calcula el número de neutrones restando el número atómico del número másico. Si no se conoce el número de masa de un isótopo específico, use la masa atómica de la tabla periódica, redondeada al número entero más cercano, menos el número atómico para encontrar el número promedio de neutrones para el elemento.
Estructura de los átomos
Tres partículas principales forman cada átomo. Los protones y neutrones se agrupan en el núcleo en el centro del átomo. Los electrones forman una nube giratoria alrededor del núcleo. Los protones y neutrones forman la masa de los átomos. Los electrones, minúsculos en comparación con los protones y neutrones, contribuyen muy poco a la masa total de átomos.
Átomos e isótopos
Los átomos del mismo elemento tienen el mismo número de protones. Todos los átomos de cobre tienen 29 protones. Todos los átomos de helio tienen 2 protones. Los isótopos ocurren cuando los átomos de un mismo elemento tienen diferentes masas. Dado que la cantidad de protones de un elemento no cambia, la diferencia de masa se produce debido a la diferente cantidad de neutrones. El cobre, por ejemplo, tiene dos isótopos, cobre-63 y cobre-65. El cobre-63 tiene 29 protones y una masa de 63. El cobre-65 tiene 29 protones y un número de masa 65. El helio tiene 2 protones y casi siempre tiene una masa de 4. Muy raramente, el helio forma el isótopo helio-3, que todavía tiene 2 protones pero tiene una masa de 3.
Un método para escribir la fórmula de un isótopo muestra el nombre o símbolo del elemento seguido del número de masa, como helio-4 o He-4. Otra identificación abreviada de isótopos muestra el número de masa como un superíndice y el número atómico como un subíndice, ambos mostrados antes del símbolo atómico. Por ejemplo, 42Indica el isótopo de helio con número de masa 4.
Tabla periodica de los elementos
La disposición de la tabla periódica de elementos proporciona información esencial para encontrar el número de protones, neutrones y electrones en los átomos. La tabla periódica moderna pone los elementos en orden de sus protones. El primer elemento de la tabla, el hidrógeno, tiene un protón. El último elemento (al menos por ahora) sobre la mesa, Oganesson o Ununoctium, tiene 118 protones.
¿Cuántos protones?
El número atómico de la tabla periódica identifica el número de protones en cualquier átomo de ese elemento. El cobre, número atómico 29, tiene 29 protones. Encontrar el número atómico de un elemento revela el número de protones.
¿Cuántos neutrones?
La diferencia entre los isótopos de un elemento depende del número de neutrones. Para encontrar el número de neutrones en un isótopo, encuentre el número de masa del isótopo y el número atómico. El número atómico, o número de protones, se encuentra en la tabla periódica. La masa atómica, que también se encuentra en la tabla periódica, es el promedio ponderado de todos los isótopos del elemento. Si no se identifica ningún isótopo, la masa atómica puede redondearse al número entero más cercano y usarse para encontrar el número promedio de neutrones.
Por ejemplo, la masa atómica del mercurio es 200.592. El mercurio tiene varios isótopos con números de masa que van de 196 a 204. Usando la masa atómica promedio, calcule el número promedio de neutrones redondeando primero la masa atómica de 200.592 a 201. Ahora, reste el número de protones, 80, de la masa atómica, 201-80, para encontrar el número promedio de neutrones, 121.
Si se conoce el número de masa de un isótopo, se puede calcular el número real de neutrones. Utilice la misma fórmula, número de masa menos número atómico, para calcular el número de neutrones. En el caso del mercurio, el isótopo más común es el mercurio-202. Usa la ecuación, 202-80 = 122, para encontrar que el mercurio-202 tiene 122 neutrones.
¿Cuántos electrones?
Un isótopo neutral no tiene carga, lo que significa que las cargas positivas y negativas se equilibran en un isótopo neutral. En un isótopo neutro, el número de electrones es igual al número de protones. Al igual que encontrar el número de protones, encontrar el número de electrones en un isótopo neutro requiere encontrar el número atómico del elemento.
En un ion, un isótopo con carga positiva o negativa, el número de protones no es igual al número de electrones. Si los protones superan en número a los electrones, el isótopo tiene más cargas positivas que negativas. En otras palabras, el número de protones excede el número de electrones en el mismo número que la carga positiva. Si el número de electrones excede el número de protones, la carga de iones será negativa. Para encontrar el número de electrones, agregue el opuesto del desequilibrio de carga al número de protones.
Por ejemplo, si un isótopo tiene una carga de -3, como el fósforo (número atómico 15), entonces el número de electrones es tres más que el número de protones. El cálculo del número de electrones se convierte en 15 + (- 1) (- 3) o 15 + 3 = 18, o 18 electrones. Si un isótopo tiene una carga +2, como el estroncio (número atómico 38), entonces el número de electrones es dos menos que el número de protones. En este caso, el cálculo se convierte en 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, por lo que el ion tiene 36 electrones. La abreviatura habitual de iones muestra el desequilibrio de carga como un superíndice que sigue al símbolo atómico. En el ejemplo del fósforo, el ion se escribiría como P-3.