¿Qué son los isótopos?

Bruceblaus. *Isótopos del Hidrógeno* (CC BY)

Seguro que has oído hablar de los isótopos en más de una ocasión, en las noticias, televisión, radio, o en las películas. Es frecuente, por ejemplo oir hablar del isótopo del Carbono 14, que es un isótopo radiactivo del carbono y se utiliza, por ejemplo para datar documentos, fósil, huesos, etc...

Todos los átomos de un elemento químico tienen el mismo número de protones, pero pueden diferenciarse en el número de neutrones. Se llaman Isótopos los átomos que tienen el mismo número de protones y se diferencian en el número de neutrones. Por tanto, presentan el mismo número atómico (Z) y diferente número másico (A).

Los isótopos tienen masa diferente, ya que tienen distinto número de neutrones. Por ejemplo, el hidrógeno, como se ve en la imagen, tiene tres isótopos.

Isótopos y masa atómica

Duración:: 1 horas
Agrupamiento:: Por parejas

Vamos a utilizar una simulación del PhET (Universidad de Colorado), llamada Isótopos - Masa Atómica.

PhET. Isotópos y Masa Atómica (Dominio público)

Vamos a diferenciar entre masa atómica y número másico y vamos a calcular la masa atómica promedio a partir del porcentaje de abundancia y la masa isotópica.

Isótopos

Empezamos jugando con la ventana “Isótopos” de la simulación durante unos minutos y luego respondemos a las siguientes preguntas.

¿Qué partículas determinan el número de masa?
¿Por qué el número de masa es siempre un número entero?
Un isótopo de carbono (C) tiene exactamente el mismo número de masa y masa atómica desde que se usó como definición de la unidad de masa atómica (uma). ¿Qué isótopo es y cuál es su masa atómica?
¿Cuál es la masa aproximada de un protón? ______________ uma
¿Cuál es la masa aproximada de un neutrón? ____________ uma
Observa otros 3 o 4 átomos usando la simulación. ¿Alguno de ellos tiene un número entero para la masa atómica?

Mezclar isótopos

Abrimos ahora la ventana “Mezclas” durante unos minutos y luego respondemos a las siguientes preguntas.

¿Cuáles son los factores que afectan a la masa atómica promedio de una mezcla de isótopos?
El litio tiene solo dos isótopos estables. Utiliza la simulación para determinar lo siguiente:
- Masa atómica de litio-6= ____________ uma
- Masa atómica de litio-7=____________ uma
- Masa atómica promedio de una muestra que contiene tres átomos de litio-6 y dos átomos de litio-7. _____________ uma
- La masa atómica que acabamos de determinar está más cerca de la masa del litio-6 o del litio-7? Explicamos:

Ahora vamos a pensar un poco más:

Debemos describir un método para calcular la masa atómica promedio de la muestra en la pregunta anterior usando solo las masas atómicas de litio-6 y litio-7 sin usar la simulación.
Vamos a probar nuestro método creando algunas muestras de prueba de isótopos en la simulación y viendo si nuestro método predice correctamente la masa atómica promedio de esa muestra a partir de solo las masas atómicas de los isótopos y la cantidad de cada isótopo. Utilizamos la siguiente tabla:

Elemento	Masa atómica y cantidad de cada isótopo	Masa atómica promedio de muestra (calcula tú mismo)	Masa atómica promedio de la muestra (de la simulación)

Para finalizar, en la simulación, en la pestaña Mezclas, clicamos sobre la opción Mezcla de isótopos en la naturaleza. Buscamos varios elementos diferentes. Si tomamos 100 átomos en total en una muestra, ¿cómo podríamos relacionar los valores porcentuales que se muestran en la simulación con un número que podríamos usar para calcular la masa atómica promedio?
Calcular la masa atómica de cada uno de los siguientes elementos usando vuestro método anterior. Probad vuestras respuestas utilizando la mezcla en la naturaleza de isótopos y la tabla periódica. Continuad hasta que acertéis dos seguidos.

	Isótopo 1		Isótopo 2		Isótopo 3			Comprobar en el simulador
Elemento	Masa (uma)	%	Masa (uma)	%	Masa (uma)	%	Masa atómica promedio calculada (uma)	Si	No
Hidrógeno	1.007	99.98	2.01410	0.011
Silicio	27.97	92.22	28.9764	4.685	29.97377	3.092
Nitrógeno	14.00	99.63	15.0001	0.364
Argón	35.96	0.336	37.9627	0.063	39.96238	99.60