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Química 05
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QUÍMICA 05 UBA XXI
CÁTEDRA FERREIRA
Estructura atómica y clasificación periódica
B1.1. A partir de los símbolos de los siguientes nucleidos: \[ \begin{array}{llllllll} { }_{12}^{24} \mathrm{Mg} & { }_{56}^{130} \mathrm{Ba} & { }_{35}^{79} \mathrm{Br} & { }_{14}^{28} \mathrm{Si} & { }_{19}^{40} \mathrm{K} & { }_{12}^{25} \mathrm{Mg} & { }_{9}^{19} \mathrm{F} & { }_{24}^{52} \mathrm{Cr} & { }_{19}^{39} \mathrm{K} \end{array} \] a) determinen la composición nuclear y el número de electrones; b) indiquen cuáles de esos son isótopos.
Respuesta
¡Hola, acá tu profe, Juli! Antes de empezar a resolver los ejercicios, me gustaría darte la bienvenida a esta unidad y contarte que la parte teórica/práctica la vemos en los videos y apuntes del curso. Ahí vas a encontrar una introducción a cada tema para poder comprender mejor lo que vas a ver en este especio de guías resueltas. ¡Espero que te sirva!
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Ya vimos que la estructura del átomo está dada por un núcleo (formado por neutrones y protones) y por una nube electrónica que rodea al núcleo, que es donde se encuentran los electrones (que son muchísimo más pequeños que los neutrones y protones, por lo que no aportan masa al átomo). Para entender todo esto, pasate por el video de estructura atómica 😉.
En este ejercicio vamos a analizar varios nucleidos. No te asustes con el nombre, un nucleido es simplemente una forma de representar un átomo indicando su composición exacta, y tiene esta pinta: { }_{Z}^{A} \mathrm{X}. ¡Vamos a resolverlo paso a paso!
¿Qué nos piden resolver?
a) Composición nuclear y electrónica: Para una lista de átomos, tenemos que indicar cuántos protones y neutrones tiene (esto sería la composición del núcleo) y además indicar cuántos electrones tienen (esto sería la composición electrónica).
b) Identificación de isótopos: Tenemos que encontrar cuáles de esos átomos pertenecen al mismo elemento (mismo número atómico $Z$) pero tienen "pesos" o "masa" diferentes (distinto $A$).
Para resolver el ejercicio tenés que tener muy en claro estos 3 conceptos que siempre aparecen en los parciales:
Número Atómico ($Z$): Es el número de abajo en el símbolo (${}_{Z}^{A}\text{X}$). Es el "DNI" del elemento: nos dice cuántos protones ($p^+$) tiene. Si cambia el $Z$, cambia el elemento.
Número Másico ($A$): Es el número de arriba. Representa la suma de todo lo que hay en el núcleo (protones + neutrones). Por lo tanto, para hallar los neutrones ($n^0$), simplemente restamos: $n^0 = A - Z$.
💡 Además, tenés que saber que los átomos son eléctricamente neutros. En estos ejercicios, a menos que veas una carga (+ o -), el átomo es neutro. Esto significa que tiene la misma cantidad de cargas positivas que negativas: electrones ($e^-$) = protones ($p^+$).
Isótopos: Son átomos que tienen el mismo $Z$ (mismo elemento) pero distinto $A$ (distinto número de neutrones).
¡Ahora sí, empecemos!
➡️ a) Composición de cada nucleido
Vamos a aplicar las fórmulas $p^+ = Z$, $e^- = p^+$ y $n^0 = A - Z$ para cada caso:
1. ${}_{12}^{24}\text{Mg}$ (Magnesio):
$Z = 12$, es decir que tiene esa cantidad de protones $\rightarrow$ 12 protones.
Como es un átomo es neutro, así que tiene la misma cantidad de protones que de electrones $\rightarrow$ 12 electrones.
Sabiendo que $n^0 = A - Z$, podemos calcular los neutrones: $n^0 = 24 - 12 = 12 \rightarrow$ 12 neutrones.
✅El nucleido ${}_{12}^{24}\text{Mg}$ posee: 12 protones, 12 electrones y 12 neutrones.
2. ${}_{56}^{130}\text{Ba}$ (Bario):
$Z = 56$, es decir que tiene esa cantidad de protones $\rightarrow$ 56 protones.
Como es un átomo es neutro, así que tiene la misma cantidad de protones que de electrones $\rightarrow$ 56 electrones.
Sabiendo que $n^0 = A - Z$, podemos calcular los neutrones: $n^0 = 130 - 56 = 74 \rightarrow$ 74 neutrones.
✅El nucleido ${}_{56}^{130}\text{Ba}$ posee: 56 protones, 56 electrones y 74 neutrones.
3. ${}_{35}^{79}\text{Br}$ (Bromo):
$Z = 35$, es decir que tiene esa cantidad de protones $\rightarrow$ 35 protones.
Como es un átomo es neutro, así que tiene la misma cantidad de protones que de electrones $\rightarrow$ 35 electrones.
Sabiendo que $n^0 = A - Z$, podemos calcular los neutrones: $n^0 = 79 - 35 = 44 \rightarrow$ 44 neutrones.
✅El nucleido ${}_{35}^{79}\text{Br}$ posee: 35 protones, 35 electrones y 44 neutrones.
4. ${}_{14}^{28}\text{Si}$ (Silicio):
$Z = 14$, es decir que tiene esa cantidad de protones $\rightarrow$ 14 protones.
Como es un átomo es neutro, así que tiene la misma cantidad de protones que de electrones $\rightarrow$ 56 electrones.
Sabiendo que $n^0 = A - Z$, podemos calcular los neutrones: $n^0 = 28 - 14 = 14 \rightarrow$ 14 neutrones.
✅El nucleido ${}_{14}^{28}\text{Si}$ posee: 14 protones, 14 electrones y 14 neutrones.
Y así seguimos con el resto de los nucleidos, la idea es siempre la misma.. Te dejo el análisis pero más simplificado:
5. ${}_{19}^{40}\text{K}$ (Potasio):
$Z = 19 \rightarrow$ 19 protones y 19 electrones.
$n^0 = 40 - 19 = 21 \rightarrow$ 21 neutrones.
✅El nucleido ${}_{19}^{40}\text{K}$ posee: 19 protones, 19 electrones y 21 neutrones.
6. ${}_{12}^{25}\text{Mg}$ (Magnesio):
$Z = 12 \rightarrow$ 12 protones, y por ser átomo tiene también 12 electrones.
$n^0 = 25 - 12 = 13 \rightarrow$ 13 neutrones.
✅El nucleido ${}_{12}^{25}\text{Mg}$ posee: 12 protones, 12 electrones y 13 neutrones.
7. ${}_{9}^{19}\text{F}$ (Flúor):
$Z = 9 \rightarrow$ 9 protones, y por ser átomo tiene también 9 electrones.
$n^0 = 19 - 9 = 10 \rightarrow$ 10 neutrones.
✅El nucleido ${}_{9}^{19}\text{F}$ posee: 9 protones, 9 electrones y 10 neutrones.
8. ${}_{24}^{52}\text{Cr}$ (Cromo):
$Z = 24 \rightarrow$ 24 protones, y por ser átomo tiene también 24 electrones.
$n^0 = 52 - 24 = 28 \rightarrow$ 28 neutrones.
✅El nucleido ${}_{24}^{52}\text{Cr}$ posee: 24 protones, 24 electrones y 28 neutrones.
9. ${}_{19}^{39}\text{K}$ (Potasio):
$Z = 19 \rightarrow$ 19 protones, y por ser átomo tiene también 19 electrones.
$n^0 = 39 - 19 = 20 \rightarrow$ 20 neutrones.
✅El nucleido ${}_{19}^{39}\text{K}$ posee: 19 protones, 19 electrones y 20 neutrones.
➡️b) Indiquen cuáles de esos son isótopos
Los isótopos son átomos del mismo elemento (es decir, tienen el mismo número atómico $Z$) pero con diferente número de masa $A$ (lo que implica que tienen diferente cantidad de neutrones en el núcleo).
Buscando en nuestra lista vemos que hay dos nucleidos del magnesio con distinto número másico $A$:
${ }_{12}^{24} \mathrm{Mg}$ (Z=12, A=24)
${ }_{12}^{25} \mathrm{Mg}$ (Z=12, A=25)
Ambos tienen $Z$=12 (son magnesio) pero diferente $A$ (24 y 25). Por lo tanto, son isótopos.
Y también tenemos los dos nucleidos del potasio con distinto número másico $A$:
${ }_{19}^{40} \mathrm{K}$ (Z=19, A=40)
${ }_{19}^{39} \mathrm{K}$ (Z=19, A=39)
Ambos tienen $Z$=19 (son potasio) pero diferente $A$ (40 y 39). Por lo tanto, también son isótopos.
✅ Los pares de isótopos son:
${ }_{12}^{24} \mathrm{Mg}$ y ${ }_{12}^{25} \mathrm{Mg}$
${ }_{19}^{40} \mathrm{K}$ y ${ }_{19}^{39} \mathrm{K}$
💡 Una regla nemotécnica muy útil para no confundir estos términos es mirar la letra que los diferencia:
-> IsótoPos: Tienen igual número de Protones ($Z$).
-> Isóbaros: Tienen igual $A$ (Número másico).
-> IsótoNos: Tienen igual número de Neutrones.
Tranqui que esto lo vemos en el curso, pero me parecía bien recordártelo.
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