Los isótopos son átomos de un mismo elemento pero con distinta masa



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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 16O

  3. 1 u.m.a. = 1/12 masa 12C

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).




























Hidrógeno




Deuterio




Tritio




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.

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

Masa*

Abundancia relativa

Peso atómico

Hidrógeno

1H

1,007825

99,985

1,00797

2H

2,010423

0,015

3H

3,023751

0,000

Boro

10B

10,01293

19,780 

10,811

11B

11,00931

80,220

Carbono

12C

12,00000

98,892

12,01115

13C

13,00335

1,117

14C

14,01270

0,000

Nitrógeno

14N

14,00307

99,631

14,0067

15N

15,00011

0,369

Oxígeno

16O

15,99491

99,759

15,9994

17O

16,99884

0,037

18O

17,99726

0,204

Cloro

35Cl

34,96885

75,531

35,453

37Cl 

36,96600

24,469

* Datos con relación al C12

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

Masa(uma)

Abundancia relativa

Masa atómica

Nitrógeno

14N

14,00307



14,0067

15N

15,00011



Oxígeno

16O

15,99491

99,759

15,9994

17O

16,99884

0,037

18O







Cloro

35Cl

34,96885

75,531

35,453

37Cl 




24,469

El elemento cloro (Cl), existe en la naturaleza con dos isótopos con las siguientes abundancias:

17Cl35 (75.77%) y 17Cl37 (24.23%)
Calcula el peso atómico del Cloro

El silicio se presenta en la naturaleza con tres isótopos con las siguientes abundancias:



14Si28 (92.23%) 14Si29 (4.67%) 14Si30 (3.10%)
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?.

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