Química

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Todos los átomos están compuestos de partículas subatómicas: algunas depositadas en su núcleo (protones y neutrones) y otras girando alrededor de éste (electrones). Las primeras poseen una carga positiva (protones) o neutra (neutrones) y las últimas una carga negativa (electrones).

Dado que los átomos en la naturaleza son eléctricamente neutros, la cantidad de partículas positivas y negativas es equivalente, de modo que si un átomo posee Z = 11, tendrá no sólo once protones, sino un mismo número de electrones alrededor.

Además, el número atómico permite organizar los elementos conocidos en la Tabla Periódica, yendo del menor al mayor número de protones en el núcleo. Así, por ejemplo, el hidrógeno (H) tiene apenas un protón (Z = 1), mientras que el oganes (Og) posee ciento dieciocho (Z = 118). Así se puede diferenciar elementos livianos de elementos pesados.

Los átomos de cada elemento tienen un número característico de protones. De hecho, este determina qué átomo estamos viendo (por ejemplo, todos los átomos con 6 protones son átomos de carbono); el número de protones de un átomo se denomina número atómico. En cambio, el número de neutrones de un elemento dado puede variar. Las formas del mismo átomo que difieren solo en el número de neutrones se llaman isótopos. En conjunto, el número de protones y de neutrones determinan el número de masa de un elemento (número de masa = protones + neutrones). Si quieres calcular cuántos neutrones tiene un átomo, solo tienes que restar el número de protones, o número atómico, del número de masa.

Una propiedad estrechamente relacionada con el número de masa de un átomo es su masa atómica. La masa atómica de un átomo individual es simplemente su masa total y generalmente se expresa en unidades de masa atómica (uma). Por definición, un átomo de carbono con seis neutrones (carbono-12) tiene una masa atómica de 12 uma. Por razones que van más allá de lo que abarca este artículo, otros tipos de átomos generalmente no tienen masas atómicas en números enteros. Sin embargo, la masa atómica de un átomo en general será muy cercana a su número de masa aunque tendrá algunas diferencias en los decimales.

Debido a que los isótopos de un elemento tienen diferentes masas atómicas, los científicos también pueden determinar la masa atómica relativa (denominada algunas veces peso atómico) de un elemento. La masa atómica relativa es un promedio de las masas atómicas de los diferentes isótopos en una muestra y la contribución de cada isótopo al promedio se determina por medio de la cantidad que representa dentro de la muestra. Las masas atómicas relativas que aparecen en la tabla periódica (como la del hidrógeno, que se muestra a continuación) se calculan en todos los isótopos naturales de cada elemento, los cuales se ponderan con base en su abundancia en la Tierra. Los objetos extraterrestres, como los asteroides o meteoritos, pueden tener abundancias de isótopos muy distintas.

Isótopos y decaimiento radiactivo

Muchos elementos, como el carbono, potasio y uranio, tienen varios isótopos que ocurren de forma natural. Un átomo neutro de carbono-12 contiene seis protones, seis neutrones y seis electrones; por lo tanto, tiene un número de masa de 12 (seis protones y seis neutrones). El carbono-14 neutro contiene seis protones, ocho neutrones y seis electrones, así que su número de masa es 14 (seis protones y ocho neutrones). Estas dos formas alternas de carbono son isótopos.

El número másico es la suma de los protones y los neutrones. Se denota con la letra A  como superíndice a la izquierda del símbolo químico.

Suele ser aproximadamente el doble que el número atómico, ya que los neutrones brindan estabilidad al núcleo atómico, superando así la natural repulsión entre protones de carga positiva. A diferencia del número atómico, el número másico varía en cada isótopo.

El número másico puede calcularse según la fórmula:

Número másico (A) = Número atómico (Z) + número de neutrones (N).

No debe confundirse el número másico con la masa atómica. La masa atómica se mide en unidades ou Da. Esta unidad se calcula a partir del átomo de carbono y cada u es una doceava parte de la masa del mismo. En la tabla periódica figura la masa atómica del isótopo más estable.