ISOTOPOS

La masa y el tamaño de los átomos es muy pequeño. Si se toma como
ejemplo el átomo de calcio, cuyo radio es de 2 por 10-8 cm, para completar
una distancia de un centímetro habría que colocar en fila unos 50.000.000
de átomos. Esto hace que sea imposible pesar los átomos de forma
individual, pues la porción más pequeña que puede obtenerse en un
laboratorio contiene un número muy grande de átomos. Por esto, en
cualquier situación real hay que manejar cantidades enormes de átomos, lo
que hace necesario disponer de una unidad para describirlas de forma
adecuada.
Masa de H = 1,6737·10-24 g/átomo
Masa de O = 2,6568·10-23 g/átomo
Masa de He = 6,6466·10-24 g/átomo
Masa de Au = 3,2708·10-22 g/átomo
Masa de Cs = 2,2070·10-22 g/átomo
Se pensó en cambiar el patrón de medida de masas relativas y a lo
largo de la historia ha habido tres definiciones de u.m.a.:
1. 1 u.m.a. = masa H
2. 1 u.m.a. = 1/16 masa
3. 1 u.m.a. = 1/12 masa
16
O
C
12
Actualmente se define: Masa atómica: Es el número que indica las veces que
un elemento es más pesado que la doceava parte de un átomo de Carbono
isótopo 12. Masa molecular: Es el número que indica las veces que una
molécula es más pesada que la doceava parte de un átomo de Carbono
isótopo 12.
Los isótopos, del griego "en el mismo sitio", se usa esta terminología para
indicar que todos los isótopos de un mismo elemento se encuentran en el
mismo sitio de la tabla periódica. En general, un elemento químico dado está
constituido por varias especies de átomos de masa o peso atómico
diferente. A cada especie atómica así definida se la denomina isótopo del
elemento dado. Los isótopos de cada átomo tienen el mismo número atómico
o de protones, Z, pero distinto número másico, A, lo cual indica que el
número de neutrones es diferente y característico para cada isótopo (para
entendernos son átomos de un mismo elemento pero con distinta masa).
Por ejemplo, el isótopo más
común del hidrógeno no tiene
ningún neutrón, llamado protio
o Hidrógeno; también hay un
isótopo del hidrógeno llamado
deuterio, con un neutrón, y
otro,
tritio,
con
dos
neutrones.
Hidrógeno
Deuterio
Tritio
Los descubrió F. W. Aston en 1910 cuando demostró que el Ne natural era
una mezcla de dos tipos diferentes de átomos, unos que pesaban 20 veces
más que el hidrógeno y otros que pesaban 22 veces más. Todos los
elementos naturales son mezclas de isótopos, pero, también se conoce que
las proporciones de los isótopos de un elemento en la naturaleza son
constantes. Actualmente se conocen más de 300 isótopos. A continuación
tienes una tabla en la que te doy los isótopos que poseen algunos elementos
con su masa atómica y su abundancia relativa:
Elemento
Isótopo
1
H
Hidrógeno
Boro
Carbono
Nitrógeno
Oxígeno
Cloro
Masa*
Abundancia
relativa
1,007825
99,985
2
H
2,010423
0,015
3
H
3,023751
0,000
B
10,01293
19,780
B
11,00931
80,220
10
11
12
C
12,00000
98,892
13
C
13,00335
1,117
14
C
14,01270
0,000
14
N
14,00307
99,631
15
N
15,00011
0,369
16
O
15,99491
99,759
17
O
16,99884
0,037
18
O
17,99726
0,204
Cl
34,96885
75,531
Cl
36,96600
24,469
35
37
* Datos con relación al C12
Peso atómico
1,00797
10,811
12,01115
14,0067
15,9994
35,453
Los isotopos del cobre Cu63 y Cu65 se encuentran en un porcentaje de
69,09% y 30,91% y poseen una masa atómica de 62,93 uma y 64,9278 uma
respectivamente. ¿Cuál será la masa atómica del Cu?
Sol: En este caso el valor que esperamos encontrar en la tabla será:
[0,6909x62,93uma + 0,3091x64,9278uma] = 63,55 uma
Otro ejemplo de cómo se determinan las masas relativas medias
para un elemento como el Carbono que es una mezcla de tres isótopos:
C12 = 12 u.m.as 98'9%
C13 = 13 u.m.as 1'1%
C14 = 14 u.m.as 0'0%
¿Cuál es el peso atómico del Carbono natural?
Completa la tabla siguiente:
Elemento
Isótopo
14
N
Masa(uma)
Abundancia
relativa
14,00307
Nitrógeno
14,0067
15
Oxígeno
N
15,00011
16
O
15,99491
99,759
17
O
16,99884
0,037
18
O
34,96885
75,531
35
Cloro
Masa atómica
37
Cl
Cl
24,469
15,9994
35,453
El elemento cloro (Cl), existe en la naturaleza con dos isótopos con las
siguientes abundancias:
35
(75.77%) y 17Cl37 (24.23%)
17Cl
Calcula el peso atómico del Cloro
El silicio se presenta en la naturaleza con tres isótopos con las siguientes
abundancias:
28
29
30
(92.23%)
(4.67%)
(3.10%)
14Si
14Si
14Si
Calcula el peso atómico del silicio
La abundancia relativa en la naturaleza de cada uno de los isótopos del neón
es: 90.0% de Ne-20, 0.27% de Ne-21 y 9.73% de Ne-22. Calcula la masa
atómica promedio del neón.
La composición isotópica del uranio es la siguiente: 99.28% de U-238 y
0.72% de U-235. Calcula su masa atómica promedio.
El oxígeno tiene 3 isótopos 168O (99,759%) con masa atómica 15,99491
umas, 178O (0,037%) con un masa atómica de 16,99914 umas y 188O
(0,204%) con una masa de 17,99916. ¿Cuál es la masa atómica del oxígeno?
a) ¿Cuál es la masa de un átomo de Al en g y umas?
b) ¿Cuántos átomos de Na hay presentes en 1 g? y ¿cuántos moles?
c) ¿Qué masa y cuántos átomos habrá en 0,25 moles de Ca?
Dos moles de átomos de Ni tienen la misma masa que 1.223 moles de átomos
de otro elemento. ¿Cuál es la masa atómica de este otro elemento?. ¿Cuál
será?
Una muestra de un metal contiene 2,516 x 1023 átomos y tiene una masa de
82,29 gramos. ¿Cuántos moles de átomos del metal están presentes en la
muestra?. ¿De qué metal se trata?.