Química · Unidad 2 — Estructura atómica
Partículas subatómicas, número atómico y número másico
A un átomo lo identifica una sola cifra: cuántos protones tiene. Los neutrones y los electrones pueden cambiar sin que deje de ser el mismo elemento, y entender eso ordena media materia.
La explicación
Qué hay adentro de un átomo
El átomo tiene un núcleo diminuto donde está casi toda la masa, y alrededor una zona mucho más grande y prácticamente vacía por donde se mueven los electrones. Si el núcleo fuera una pelota de tenis en el medio de una cancha de fútbol, los electrones andarían por las tribunas: esa desproporción explica por qué la materia es tan densa y tan penetrable al mismo tiempo.
Con tres partículas alcanza para armar cualquier átomo de la tabla:
neutrón carga 0 · masa ≈ 1 u · en el núcleo
electrón carga −1 · masa ≈ 1/1836 u · alrededor del núcleo
La masa del electrón es tan chica frente a la de las otras dos que, para contar masa, se desprecia. No es una simplificación floja: harían falta más de mil ochocientos electrones para igualar a un solo protón.
El número atómico Z: la identidad
Z es la cantidad de protones del núcleo. Y eso no es un dato más: es el dato. Todo átomo con 6 protones es carbono, tenga los neutrones que tenga y le sobren o le falten electrones. Todo átomo con 7 protones es nitrógeno. Cambiar Z no es modificar un átomo: es tener otro elemento.
De ahí sale una consecuencia que conviene tener clara desde el principio: en una reacción química Z nunca cambia. Las reacciones mueven electrones; los protones se quedan donde están.
El número másico A: un conteo, no una masa
A es la cantidad total de partículas del núcleo, protones más neutrones (los dos juntos se llaman nucleones).
El nombre engaña un poco: A se mide en partículas, no en gramos. Es un número entero, siempre. Cuando en la tabla periódica veas un número con decimales debajo del símbolo, ése no es A: es la masa atómica promedio, que se ve en el tema siguiente.
Cómo se escribe el símbolo
Los dos números se cuelgan a la izquierda del símbolo químico: A arriba y Z abajo.
Como Z y el símbolo dicen lo mismo (si dice Na, Z es 11 y no puede ser otro), muchos enunciados escriben sólo el de arriba, o directamente Na-23. Las tres formas son la misma información.
El átomo neutro
Un átomo sin carga tiene tantos electrones como protones: las cargas +1 y −1 se compensan una a una.
Esa igualdad vale sólo si el enunciado dice que el átomo es neutro o no menciona ninguna carga. Apenas aparece un signo arriba a la derecha, la cuenta cambia, y eso se trabaja en el tema de iones.
El procedimiento, en el orden que conviene
2. Escribí los protones: son Z, sin cuenta ninguna.
3. Buscá A, el número de arriba. Restá: n = A − Z.
4. Mirá si hay carga. Si no hay, los electrones son Z.
5. Controlá: protones + neutrones tiene que devolverte A.
El paso 5 cuesta cinco segundos y agarra el error más común de todos, que es restar para el lado equivocado.
Para el átomo neutro ²³₁₁Na: a) ¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene? b) Si un núcleo de sodio capturara un neutrón más, ¿qué cambiaría? c) ¿Y si perdiera un protón?
a) Las tres cuentas. Arrancamos por el número de abajo, que es Z:
n = A − Z = 23 − 11 = 12 neutrones
neutro ⟹ 11 electrones
b) Un neutrón más. Los protones siguen siendo 11, así que sigue siendo sodio. Lo que cambia es el número másico:
Es otro isótopo del mismo elemento. Pesa un poco más y químicamente se comporta casi igual, porque la química la hacen los electrones y los electrones no se enteraron de nada.
c) Un protón menos. Acá sí cambia todo: con 10 protones, Z = 10, y eso ya no es sodio sino neón. Ninguna reacción química hace esto: sacar o poner protones es cosa de reacciones nucleares, que son otra escala de energía.
La moraleja del ejercicio es la de todo el tema: los neutrones cambian el peso, los electrones cambian la carga, los protones cambian el elemento.
Dónde se cae la mayoría
- Sumar A y Z para sacar los neutrones. El número másico ya cuenta a los protones adentro: la operación es una resta.
- Tomar el número con decimales de la tabla periódica como si fuera A. Ese es el promedio de los isótopos; A es siempre entero.
- Confundir cuál de los dos números va arriba. Arriba va el más grande de los dos, porque incluye al otro.
- Creer que sumar un neutrón cambia el elemento. Lo que cambia el elemento es el número de protones, y nada más.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Partículas subatómicas, número atómico y número másico →Dónde entra este tema en el parcial
- Primer parcial — Del átomo a la temperatura de ebullición24 puntos · resuelto paso a paso
Los otros temas de la unidad 2
Estructura atómica