Estabilidad de los isótopos
Los átomos necesitan una cierta proporción de neutrones a los protones para tener un núcleo estable. Tener demasiados o muy pocos neutrones en relación con los protones da como resultado un núcleo inestable o radiactivo que tarde o temprano se descompondrá en una forma más estable. Este proceso se llama desintegración radiactiva. Muchos isótopos tienen núcleos radiactivos y estos isótopos se denominan radioisótopos. Cuando se descomponen, liberan partículas que pueden ser dañinas. Es por eso que los isótopos radiactivos son peligrosos y por qué trabajar con ellos requiere trajes especiales de protección. El isótopo de carbono conocido como carbono-14 es un ejemplo de radioisótopo. En contraste, los isótopos de carbono llamados carbono-12 y carbono-13 son estables.
Toda esta discusión sobre los isótopos nos lleva de regreso a la teoría atómica de Dalton. Según Dalton, los átomos de un elemento dado son idénticos ¡Pero si los átomos de un elemento dado pueden tener diferentes números de neutrones, entonces también pueden tener diferentes masas! ¿Cómo se perdió Dalton? Resulta que los elementos que se encuentran en la naturaleza existen como mezclas uniformes constantes de sus isótopos naturales. En otras palabras, una pieza de litio siempre contiene ambos tipos de litio natural (el tipo con 3 neutrones y el tipo con 4 neutrones). Además, siempre los contiene en las mismas cantidades relativas (o «abundancias relativas»). un trozo de litio, \ (93 \% \) siempre será litio con 4 neutrones, mientras que el \ (7 \% \) restante siempre será litio con 3 neutrones.
Dalton siempre experimentó con grandes trozos de un elemento: trozos que contenían todos los isótopos naturales de ese elemento. Como resultado, cuando realizó sus mediciones, en realidad estaba observando las propiedades promediadas de todos los diferentes isótopos de la muestra. Para la mayoría de nuestros propósitos en química, haremos lo mismo y nos ocuparemos de la masa promedio de los átomos. Afortunadamente, además de tener diferentes masas, la mayoría de las otras propiedades de los diferentes isótopos son similares.
Hay dos formas principales en las que los científicos muestran con frecuencia el número de masa de un átomo que les interesa. Es importante tener en cuenta que el número de masa no se da en la tabla periódica. Estas dos formas incluyen escribir un símbolo nuclear o dar el nombre del elemento con el número de masa escrito.
Para escribir un símbolo nuclear, el número de masa se coloca en la parte superior izquierda (superíndice) de la sustancia química. símbolo y el número atómico se coloca en la parte inferior izquierda (subíndice) del símbolo. El símbolo nuclear completo para helio-4 se dibuja a continuación:
Los siguientes símbolos nucleares son para un núcleo de níquel con 31 neutrones y un núcleo de uranio con 146 neutrones.
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En el núcleo de níquel representado arriba, el número atómico 28 indica que el núcleo contiene 28 protones, y por lo tanto, debe contener 31 neutrones para tener un número de masa de 59. El núcleo de uranio tiene 92 protones, como todos los núcleos de uranio; y este núcleo de uranio en particular tiene 146 neutrones.
Otra forma de representar isótopos es agregando un guión y el número de masa al nombre químico o símbolo. Por tanto, los dos núcleos serían Níquel-59 o Ni-59 y Uranio-238 o U-238, donde 59 y 238 son los números de masa de los dos átomos, respectivamente. Tenga en cuenta que los números de masa (no el número de neutrones) se dan al lado del nombre.
