CIENCIAS NATURALES
TEMA: MASA ATOMICA NUMERO ATÓMICO, MASA MOLECULAR. ISOTOPOS
OBJETIVO: RECONOCERAS LA
DIFERENCIA ENTRE MASA ATÓMICA, NUMERO ATOMICO Y MASA MOLECULAR . IMPORTANCIA Y APLICACION DE LOS ISOTOPOS
Imagina que vas a preparar una
torta de chocolate. Para ello necesitas los siguientes materiales e
ingredientes: una taza grande de plástico para mezclar los ingredientes, una
cuchara para revolver, un molde de metal para colocar la torta lista en el horno,
estufa con horno. Los ingredientes serán: harina de trigo, azúcar, mantequilla,
huevos, chocolate en crema y polvo para hornear. Piensa en como harías para
medir la cantidad exacta.
La clase pasada vimos la estructura de la materia y las partículas en los que están constituidos los átomos:
Número atómico (Z)
Es el número de protones que se
encuentran en el núcleo, se designa con la letra Z. Por ejemplo, el número
atómico del carbono es 6 (Z = 6); el del hidrógeno es 1 (Z = 1); el del sodio
es 11 (Z = 11).
Consulta en un libro de química los números atómicos de los
siguientes elementos: sodio, potasio, cloro, oxígeno, hierro.
Elabora un cuadro para que presentes la información, teniendo
en cuenta: símbolo de cada elemento, Z (número atómico), número de protones,
electrones y neutrones
Es la suma del número de
protones (Z) y neutrones (N) presentes en el núcleo atómico, se representa con
la letra A. La ecuación matemática para calcular el número de masa atómica se
representa de la siguiente manera:
Número de masa atómica = Número
de protones + Número de neutrones
A = Z + N
Por ejemplo, para calcular el
número de masa atómica del cloro (Cl) que presenta 17 protones y 18 neutrones,
se hace la siguiente consideración: si posee 17 protones su número atómico (Z)
es 17 y luego se reemplaza en la ecuación anterior:
A = Z + N
A = 17 + 18
A = 35
En la actualidad se utiliza la siguiente
representación para señalar el número atómico y número de masa atómica de un
elemento:
Número atómico ZX 17Cl
Donde X corresponde al símbolo
de un elemento.
Calcula el número de masa
atómica (A) de los elementos: calcio, número atómico (Z) = 20, neutrones = 20;
sodio Z = 11, neutrones = 12;
potasio Z = 19, neutrones = 20; aluminio Z = 13, neutrones = 14.
Masa atómica
Debido al tamaño extremadamente
diminuto de los átomos, es imposible determinar su masa individual en una
balanza. Los átomos son tan pequeños que para expresar su masa en gramos se
recurre a fracciones de la unidad que tienen demasiados ceros a la derecha
después de la coma. Por ejemplo, un átomo de carbono 12 tiene una masa real de
0.00000000000000000000002 g.
Para evitar esta situación y
facilitar el manejo de los valores de las masas atómicas, se estableció una
unidad de masa, mucho más pequeña que el gramo y se le dio el nombre de unidad de masa atómica (uma), que se define como la doceava parte de la masa de un
átomo de carbono 12. Es decir que el átomo de carbono tiene una masa de 12 uma.
En esta escala, por ejemplo, la masa atómica del hidrógeno es 1 uma y del
oxígeno 16 uma.
Las masas atómicas de los diferentes
átomos se encuentran registradas en los textos y en las tablas periódicas.
En la práctica se aproximan al
número entero, o con un decimal más cercano, por ejemplo, la masa atómica del
oxigeno registrada en la tabla periódica es 15,9994 y se aproxima a 16.
Masa molecular
Es la suma de las masas atómicas
de cada uno de los átomos que componen una molécula de un elemento o de un
compuesto. A continuación se ilustra mediante un ejemplo cómo se calcula la
masa molecular:
La sal de cocina (NaCl) que se utiliza en la
preparación de los alimentos es un compuesto constituido por dos clases de
átomos, uno de sodio (Na) y otro de cloro (Cl). Para determinar la masa
molecular de este compuesto es necesario realizar los siguientes pasos:
1.
Separar cada uno de los elementos que lo
componen. Na
Cl
2. Determinar el número de átomos de cada
elemento.
Átomo
Número de átomos
Na 1
Cl 1
2.
En los textos puede encontrarse el valor
de la masa atómica de cada uno de los átomos que se mencionan.
Átomo Masa atómica
Na 23 uma
Cl 35.5 uma 4.
La ecuación para calcular la
masa molecular es la siguiente
Masa molecular = suma de masas
atómicas
Para mayor facilidad, los datos
se sustituyen de la siguiente manera y se realizan las operaciones que se
requieran.
5. Entonces La masa molecular
del NaCl es de 58.5 uma.
Los isótopos
Los átomos de un mismo elemento tienen el
mismo número de protones que de electrones en su estado natural, es decir,
cuando el átomo está eléctricamente neutro. Por ejemplo, el átomo de carbono
tiene seis protones y seis electrones, pero ¿cuál es su número de neutrones?
¿Son también seis?
En el período entre 1907 y 1931
investigadores concluyeron que algunos átomos de un mismo elemento tenían
diferentes masas atómicas. Un caso muy importante se suscitó con los átomos de
plomo. Se detectó que algunos átomos presentaban masas de 206.4 uma (unidades
de masa atómica) mientras que otros tenían 208.4 uma. ¿A qué se debían estas
diferencias si se trataba de átomos de un mismo elemento? Surgieron dudas
acerca de si la masa atómica es la suma de protones y neutrones presentes en el
núcleo del átomo, o algo pasaba en él.
Gracias a numerosas
investigaciones pudo comprobarse que en algunos átomos de un mismo elemento las
partículas llamadas neutrones se presentaban en diferentes cantidades, por lo
que cada átomo con diferente número de neutrones se denominó isótopo.
En los isótopos, los átomos
tienen el mismo número de protones y de electrones, sin embargo, el número de
neutrones es diferente. Por consiguiente, los isótopos difieren en el número de
neutrones presentes en el núcleo atómico. Los isótopos de un mismo elemento
tienen propiedades químicas idénticas, sólo cambian sus propiedades nucleares.
A los isótopos se les identifica por su masa atómica. Por ejemplo, el átomo de
carbono tiene los isótopos de carbono doce (C 12), carbono trece (C 13) y
carbono catorce (C 14). Los isótopos se encuentran en un cierto porcentaje en
la naturaleza. Por ejemplo, el carbono 12 se encuentra en un 98.89%, el carbono
13 en un 1.11%, mientras que el porcentaje de carbono 14 es despreciable por la
mínima cantidad presente en la naturaleza; por ende, el carbono 12 es el más
abundante.
La masa de los átomos de un
elemento es muy pequeña y se mide en diferentes unidades, entre ellas, la uma
que utiliza como referencia la masa de un átomo isótopo de carbono doce (C 12).
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Isótopos usados
en medicina. Una de las aplicaciones de los isótopos es
la fotografía de rayos gamma, al paciente se le inyecta un isótopo que emita
radiación gamma y se recoge la radiación emitida de forma que se obtiene una
foto de la zona deseada, como por ejemplo el cerebro que se
observa en la fotografía. |
Representa gráficamente los
isotopos de los siguientes elementos:
•Hidrógeno 1: 1 protón, 1
electrón
•Hidrógeno 2: 1 protón, 1
neutrón y 1 electrón
•Hidrógeno 3: 1 protón, 2
neutrones y 1 electrón
•Carbono 12: 6 protones, 6 neutrones y 6
electrones
•Carbono 13: 6 protones, 7 neutrones y 6
electrones
•Carbono 14: 6 protones, 8 neutrones y 6
electrones
•Oxígeno 16: 8 protones, 8
neutrones y 8 electrones
Oxígeno
17: 8 protones, 9 neutrones y 8 electrones
Desarrolla la siguiente
actividad en tu cuaderno:
1. Teniendo como referencia los
siguientes valores de masa atómica: H= 1 uma; O= 16 uma; C= 12 uma y N= 14 uma,
determina la masa molecular de los siguientes compuestos:
a. Agua (H2O)
b. Dióxido de carbono (CO2)
c. Amoniaco (NH3)
d. Propano (CH3H8)
2. Ordena de mayor a menor los
anteriores compuestos de acuerdo a su masa molecular.
3. Elabora un cuadro de tres columnas en el
que indiques: en la primera columna colocas el nombre de cada uno de los
compuestos anteriores; en la segunda los usos y en la tercera la importancia de
esos compuestos para el ser humano
Como se utilizan los isotopos
radiactivos en el control de las enfermedades?
GRACIAS!!
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