Contenido
- ¿Qué son los átomos?
- Isótopos y número de masa
- Fórmula de masa promedio
- Promedio ponderado e isótopos
- Masa atómica promedio: ejemplo
Una de las tareas comunes que tendrá que realizar como un científico en ciernes que puede trabajar con datos es comprender el concepto de un promedio. A menudo, encontrará una muestra de objetos similares que difieren según una sola característica que esté estudiando, como la masa.
Incluso puede que tenga que calcular la masa promedio de un grupo de objetos que no puede pesar directamente, como los átomos.
La mayoría de los 92 átomos que se producen en la naturaleza vienen en dos o más formas ligeramente diferentes, llamadas isótopos. Los isótopos del mismo elemento difieren entre sí solo en el número de neutrones contenidos en sus núcleos.
Puede ser útil aplicar todos estos principios juntos para obtener la masa promedio de una selección de átomos extraídos de un conjunto conocido de diferentes isótopos.
¿Qué son los átomos?
Los átomos son la unidad individual más pequeña de un elemento que consta de todas las propiedades de ese elemento. Los átomos consisten en un núcleo que contiene protones y neutrones que está orbitado por electrones casi sin masa.
Los protones y los neutrones pesan casi lo mismo entre sí. Cada protón contiene una carga eléctrica positiva de igual magnitud y signo opuesto al de un electrón (negativo), mientras que los neutrones no tienen carga neta.
Los átomos se caracterizan principalmente por su número atómico, que es solo el número de protones en el átomo. Sumar o restar electrones crea un átomo cargado llamado ion, mientras que al cambiar el número de neutrones se crea un isótopo del átomo y, por lo tanto, del elemento en cuestión.
Isótopos y número de masa
El número de masa de un átomo es el número de protones más neutrones que tiene. El cromo (Cr), por ejemplo, tiene 24 protones (definiendo así el elemento como cromo) y en su forma más estable, es decir, el isótopo que aparece con mayor frecuencia en la naturaleza, tiene 28 neutrones. Su número de masa es así 52.
Los isótopos de un elemento se especifican por su número de masa cuando se escriben. Así, el isótopo de carbono con 6 protones y 6 neutrones es carbono-12, mientras que el isótopo más pesado con un neutrón adicional es carbono-13.
La mayoría de los elementos se producen como una mezcla de isótopos, predominando uno sobre los demás en términos de "popularidad". Por ejemplo, el 99.76 por ciento del oxígeno natural es oxígeno-16. Sin embargo, algunos elementos, como el cloro y el cobre, muestran una distribución más amplia de isótopos.
Fórmula de masa promedio
Un promedio matemático es simplemente la suma de todos los resultados individuales en una muestra dividida por el número total de elementos en una muestra. Por ejemplo, en una clase con cinco estudiantes que obtuvieron puntajes de 3, 4, 5, 2 y 5, el promedio de la clase en el cuestionario sería (3 + 4 + 5 + 2 + 5) ÷ 5 = 3.8.
La ecuación de masa promedio se puede escribir de muchas maneras, y en algunos casos necesitará conocer las características relacionadas con el promedio, como la desviación estándar. Por ahora, solo concéntrate en la definición básica.
Promedio ponderado e isótopos
Conocer la fracción relativa de cada isótopo de un elemento particular que ocurre en la naturaleza le permite calcular el masa atomica de ese elemento, que, como es un promedio, no es la masa de ningún átomo sino un número que se encuentra entre los isótopos más pesados y más livianos presentes.
Si todos los isótopos estuvieran presentes en la misma cantidad, podría sumar la masa de cada tipo de isótopo y dividirlo por el número de diferentes tipos de isótopos presentes (generalmente dos o tres).
La masa atómica promedio, dada en unidades de masa atómica (amu), siempre es similar al número de masa, pero no es un número entero.
Masa atómica promedio: ejemplo
El cloro-35 tiene una masa atómica de 34.969 amu y representa el 75.77% del cloro en la Tierra.
El cloro-37 tiene una masa atómica de 36.966 uma y un porcentaje de abundancia del 24.23%.
Para calcular la masa atómica promedio de cloro, use la información en una tabla periódica del elemento (ver Recursos) para encontrar el promedio (ponderado) pero cambiando los porcentajes a decimales:
(34.969 × 0.7577) + (36.966 × 0.2423) = 35.45 amu