Ejemplos de isótopos

Qué son

Los isótopos son átomos del mismo elemento con distinto número de neutrones. Estos ejemplos lo muestran: el carbono 12, el carbono 13 y el carbono 14 tienen 6 protones, y tienen 6, 7 y 8 neutrones.

El número atómico, Z, es la cantidad de protones. No cambia entre los átomos de un mismo elemento. El número másico, A, es protones más neutrones. Los neutrones se sacan restando: A - Z. Si Z es igual y A es distinto, son isótopos.

En 8° básico se pide analizar el número atómico y el número másico a partir de la estructura del átomo. Ese pedido está en el objetivo CN08 OA 12. La masa de la tabla no es el número másico. Esa diferencia está en número atómico y masa atómica.

El carbono

Tres núcleos

El carbono tiene número atómico 6. Todo átomo de carbono tiene 6 protones.

El carbono 12 tiene número másico 12. Los neutrones son 12 - 6 = 6. El carbono 13 tiene número másico 13. Los neutrones son 13 - 6 = 7. El carbono 14 tiene número másico 14. Los neutrones son 14 - 6 = 8. No son tres elementos. Son tres isótopos del carbono.

En el material de laboratorio, 0,9893 de los átomos de carbono son carbono 12 y 0,0107 son carbono 13. El carbono 14 no entra en esa composición. La masa atómica estándar del carbono va de 12,0096 a 12,0116. No es 12 entero, porque el material mezcla isótopos. El carbono 12 es la referencia de las masas: su masa relativa es 12 exactos.

El grafito

El grafito es carbono. Se ve gris, con brillo metálico y en láminas. En un trozo hay átomos de carbono 12 y de carbono 13.

A simple vista no se distinguen. Tienen los mismos protones y la misma química. El brillo metálico no dice cuál isótopo es.

El lápiz

La mina del lápiz de grafito también es carbono. Al escribir, el papel queda con esa mina.

Casi todos esos átomos son carbono 12. Una parte pequeña es carbono 13. El trazo gris no dice cuál isótopo quedó en la hoja.

El hidrógeno

Tres isótopos

El hidrógeno tiene número atómico 1. Tiene un protón.

El hidrógeno 1 tiene número másico 1. No tiene neutrones: 1 - 1 = 0. El hidrógeno 2, o deuterio, tiene número másico 2 y 1 neutrón. El hidrógeno 3, o tritio, tiene número másico 3 y 2 neutrones.

En el material de laboratorio, 0,999885 de los átomos son hidrógeno 1 y 0,000115 son deuterio. El tritio no entra en esa composición. La masa atómica estándar va de 1,00784 a 1,00811. En un producto comercial esa mezcla puede cambiar, porque el hidrógeno se puede separar al prepararlo.

El cloro

Por qué no da 35

El cloro tiene número atómico 17. En el material de laboratorio hay dos isótopos: el cloro 35 y el cloro 37.

El cloro 35 tiene 35 - 17 = 18 neutrones. El cloro 37 tiene 37 - 17 = 20 neutrones. Los dos tienen 17 protones, así que los dos son cloro.

De esos átomos, 0,7576 son cloro 35 y 0,2424 son cloro 37. La masa atómica estándar va de 35,446 a 35,457. No es 35. Es un promedio de los isótopos. En un producto comercial puede alejarse de ese tramo.

Ejemplo resuelto

Situación. En la tabla el cloro no aparece como 35. Te piden explicar por qué, con los isótopos.

Datos. Número atómico 17. Cloro 35, parte 0,7576. Cloro 37, parte 0,2424. Masa atómica estándar: de 35,446 a 35,457.

Resolución. Neutrones del cloro 35: 35 - 17 = 18. Neutrones del cloro 37: 37 - 17 = 20. Siguen siendo el mismo elemento porque el número atómico no cambia.

Una cuenta con los números másicos da 0,7576 por 35 = 26,516 y 0,2424 por 37 = 8,9688. La suma es 35,4848. Esa cuenta no es la masa de la tabla, porque el número másico no es la masa relativa del isótopo.

La masa relativa del cloro 35 es 34,968852682 y la del cloro 37 es 36,965902602. Con esas masas y las mismas partes, el promedio es 35,4529375826. Redondeado a tres decimales queda 35,453, dentro de 35,446 y 35,457. Por eso la tabla no dice 35 ni 37.

El cobre

Dos isótopos

El cobre tiene número atómico 29. El cobre 63 tiene 63 - 29 = 34 neutrones. El cobre 65 tiene 65 - 29 = 36 neutrones.

En el material de laboratorio, 0,6915 de los átomos son cobre 63 y 0,3085 son cobre 65. La masa atómica estándar es 63,546, con una incertidumbre de 0,003. Vale para el cobre de un material normal. No es un solo núcleo.

Cómo responder si te preguntan

La primera oración alcanza. Los isótopos son átomos del mismo elemento, con igual número atómico y distinto número másico.

Si piden un ejemplo, usa el carbono: el 12 tiene 6 neutrones, el 13 tiene 7 y el 14 tiene 8, y los tres tienen 6 protones. Si piden por qué la masa del cloro no es 35, di que el material mezcla cloro 35 y cloro 37, y la masa va de 35,446 a 35,457.