2.2 Número atómico y número másico. Isótopos

Como has visto, el átomo en el modelo de Rutherford es una estructura con un núcleo cargado positivamente en el que se encuentran los protones y neutrones, y una corteza en la que se encuentran los electrones, con carga negativa.
 
Dado que todos los átomos pertenecen a algún elemento químico, era necesario identificar de alguna forma aquellos átomos de un determinado elemento, de forma sencilla e inequívoca. Para ello se introduce el concepto de número atómico:
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El número atómico de un elemento es el número de protones que posee cualquier átomo de ese elemento. Se designa por la letra Z.

En un átomo neutro, como el número de protones coincide con el número de electrones, el número de electrones presente también es Z.



Imagen 7. Oscar2, dominio público
Resulta evidente a partir de esta definición que todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones y por lo tanto Z permite identificar inequívocamente el elemento.
 
El descubrimiento de la radiactividad y el hecho de que sustancias radiactivas con propiedades químicas similares presentaran comportamientos radiactivos diferentes, llevó a pensar que no todos los átomos de un mismo elemento eran exactamente iguales.
 
El número de protones y electrones debía ser el mismo, por tratarse de átomos neutros del mismo elemento, por lo que la única opción es que difirieran en el número de neutrones que tenían.
 
Esto se comprobó empíricamente mediante un dispositivo denominado espectrómetro de masas, en el que iones de un mismo elemento presentan distintas trayectorias en función de su masa, tal y como puedes observar en la figura.

Para distinguir estos átomos con distinta masa, se introduce el concepto de número másico :
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El número másico de un elemento se define como el número de protones (Z) más el número de neutrones (n) que posee un átomo. Se designa por la letra A.

A = Z + n

Se denominan isótopos a aquellos átomos de un mismo elemento que tienen distinto número de neutrones (y número másico y masa atómica diferentes).

Para representar un átomo se indica su símbolo, y junto a él sus números atómico y másico:

Imagen 8. Elaboración propia

La mayoría de los elementos químicos presentan isótopos. Por ello, a la hora de dar la masa atómica de un elemento se indica la masa del átomo promedio de ese elemento, calculada como media ponderada de la masa de cada isótopo del mismo y su abundancia isotópica (el porcentaje con el que se presenta cada isótopo) en la naturaleza, según la fórmula:


Icono de iDevice Ejemplo o ejercicio resuelto
El cloro presenta en la naturaleza dos isótopos: el 3517Cl , con abundancia isotópica del 76%, y el 3717Cl, con abundancia isotópica del 24%.
a) Escribe el número de protones, electrones y neutrones de cada uno de estos isótopos

b) ¿Cuál es la masa atómica del cloro?

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Completa la siguiente tabla:

¿Existe algún isótopo entre los átomos de la tabla anterior?

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El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno. El silicio se presenta en la naturaleza en forma de tres isótopos con las siguientes abundancias:
2814Si (92.23%) 2914Si (4.67%) 3014Si (3.10%)
Calcula la masa atómica del silicio.