Número atómico, número de masa y notación nuclear

Química

Conceptos clave

El número atómico $Z$ (protones) es la identidad del elemento; cambiar $Z$ es cambiar de elemento.
El número de masa $A$ es el total de nucleones: $A = Z + N$ ; de ahí $N = A - Z$ .
En un átomo neutro los electrones igualan a los protones: $e^- = Z$ .
Al formar un ion, $Z$ y $A$ no cambian; solo cambia el número de electrones.
La tabla periódica se ordena por $Z$ creciente; el período indica niveles de energía y el grupo indica electrones de valencia.

$A = Z + N \qquad \Longrightarrow \qquad N = A - Z$

$Z$ = número de protones = número de electrones (átomo neutro)
$A$ = número de masa = número entero (no es lo mismo que $A_r$ , que es un decimal)
$N$ = neutrones (se obtiene siempre restando, nunca es directamente $A$ )

La notación nuclear $^A_Z\text{X}$ concentra toda la información:

$^{58}_{28}\text{Ni} ;\Rightarrow; Z=28 \text{ protones},; N=58-28=30 \text{ neutrones},; e^-=28$

$\text{carga} = (\text{protones}) - (\text{electrones})$

Ej.: $\text{Ca}^{2+}$ ( $Z=20$ ): $e^- = 20 - 2 = 18$ · Ej.: $\text{S}^{2-}$ ( $Z=16$ ): $e^- = 16 + 2 = 18$

Mismo $Z$ (mismo elemento), distinto $A$ (distinto número de neutrones). Las propiedades químicas son iguales porque dependen de los electrones.

$^{107}\text{Ag}$ ( $Z=47$ ): $N = 107-47 = 60$ · $^{109}\text{Ag}$ ( $Z=47$ ): $N = 109-47 = 62$
Misma química, distinta masa: ambas son plata y reaccionan igual

Ion $\text{Al}^{3+}$ , aluminio ( $Z=13$ , isótopo Al-27). Determina protones, neutrones y electrones.

$e^- = 13 - 3 = 10$

El $\text{Al}^{3+}$ tiene la misma configuración electrónica que el neón ( $Z=10$ ).

Error clásico: dar $A$ como el número de neutrones. Neutrones $= A - Z$ , siempre restando.
Segundo error: cambiar $Z$ al escribir el ion. Ionizarse solo afecta a los electrones.
Distingue $A$ (entero, nucleones de un isótopo) de $A_r$ (decimal, promedio de isótopos naturales).
Para deducciones: "mismo $Z$ " identifica el elemento; "mismo $A$ " no identifica isótopos (necesitas también mismo $Z$ ).
Si te piden explicar por qué dos isótopos tienen la misma química, menciona explícitamente "mismos electrones / misma configuración electrónica".

Conceptos clave

El número atómico $Z$ (protones) es la identidad del elemento; cambiar $Z$ es cambiar de elemento.
El número de masa $A$ es el total de nucleones: $A = Z + N$ ; de ahí $N = A - Z$ .
En un átomo neutro los electrones igualan a los protones: $e^- = Z$ .
Al formar un ion, $Z$ y $A$ no cambian; solo cambia el número de electrones.
La tabla periódica se ordena por $Z$ creciente; el período indica niveles de energía y el grupo indica electrones de valencia.

Número atómico y número de masa

$A = Z + N \qquad \Longrightarrow \qquad N = A - Z$

$Z$ = número de protones = número de electrones (átomo neutro)
$A$ = número de masa = número entero (no es lo mismo que $A_r$ , que es un decimal)
$N$ = neutrones (se obtiene siempre restando, nunca es directamente $A$ )

La notación nuclear $^A_Z\text{X}$ concentra toda la información:

$^{58}_{28}\text{Ni} ;\Rightarrow; Z=28 \text{ protones},; N=58-28=30 \text{ neutrones},; e^-=28$

Iones: carga y electrones

$\text{carga} = (\text{protones}) - (\text{electrones})$

Ej.: $\text{Ca}^{2+}$ ( $Z=20$ ): $e^- = 20 - 2 = 18$ · Ej.: $\text{S}^{2-}$ ( $Z=16$ ): $e^- = 16 + 2 = 18$

Isótopos

Mismo $Z$ (mismo elemento), distinto $A$ (distinto número de neutrones). Las propiedades químicas son iguales porque dependen de los electrones.

$^{107}\text{Ag}$ ( $Z=47$ ): $N = 107-47 = 60$ · $^{109}\text{Ag}$ ( $Z=47$ ): $N = 109-47 = 62$
Misma química, distinta masa: ambas son plata y reaccionan igual

Ejemplo resuelto

Ion $\text{Al}^{3+}$ , aluminio ( $Z=13$ , isótopo Al-27). Determina protones, neutrones y electrones.

$e^- = 13 - 3 = 10$

El $\text{Al}^{3+}$ tiene la misma configuración electrónica que el neón ( $Z=10$ ).

En el examen IB

Error clásico: dar $A$ como el número de neutrones. Neutrones $= A - Z$ , siempre restando.
Segundo error: cambiar $Z$ al escribir el ion. Ionizarse solo afecta a los electrones.
Distingue $A$ (entero, nucleones de un isótopo) de $A_r$ (decimal, promedio de isótopos naturales).
Para deducciones: "mismo $Z$ " identifica el elemento; "mismo $A$ " no identifica isótopos (necesitas también mismo $Z$ ).
Si te piden explicar por qué dos isótopos tienen la misma química, menciona explícitamente "mismos electrones / misma configuración electrónica".