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En una tabla de masas atomicas el valor que se encuentra para el carbono es 12,0107, aunque
la masa atomica estandar es exactamente 12. .Por que existe esta diferencia? La masa
atomica estandar esta basada en una muestra de carbono que contiene solamente atomos
de carbono-12, mientras que el carbono que existe en la naturaleza contiene tambien algunosatomos de carbono-13. La existencia de estos dos isotopos es la causa de que la masa
atomica observada sea mayor de 12. La masa atomica (peso)* de un elemento es la media
de las masas isotopicas, ponderada de acuerdo a las abundancias en la naturaleza de
los isotopos del elemento. En un valor medio ponderado debemos dar mas importancia
(dar mayor peso) a la cantidad que representa al isotopocon mayor abundancia. Puesto
que los atomos de carbono-12 son mucho mas abundantes que los de carbono-13, la media
ponderada debe estar mucho mas proxima a 12 que a 13. Este es el resultado que se
obtiene cuando se aplica la siguiente ecuacion general, donde el lado derecho de la ecuacion
incluye un termino para cada isotopo natural.
masa at. /abundancia masa del\ /abundancia masa del'
de un= fraccional del X isotopo 1 + fraccional del X isotopo 2 | +
elemento \ isotopo 1 / \isotopo 2
(2.3)
El primer termino del lado derecho de la ecuacion (2.3) representa la contribucion
del isotopo 1; el segundo termino representa la contribucion del isotopo 2 y asi sucesivamente.
En el ejemplo 2.6, utilizaremos la ecuacion (2.3) con los datos adecuados pero primero
vamos a ilustrar lasideas del factor de abundancia y una media ponderada de diferente
forma para establecer la masa atomica del carbono natural. El espectro de masas del
carbono muestra que el 98,93 por ciento de los atomos de carbono son de carbono-12 con
una masa de 12 u; el resto son atomos de carbono-13 con una masa de 13,0033548378 u.
Por tanto
masa at. del
carbono natural = 0/9893 X 12 u + (1 “ °'9893) x13,0033548378 u
= 13/3033548378 u - 0,9893 X (13,0033548378 u - 12 u)
= 13,0033548378 u - 0,9893 X (1,0033548378 u)
= 13,0033548378 u - 0,9893
= 12,0107 u
Es importante observar que en el esquema anterior, 12 u y el ≪1≫ que aparece en el
factor (1 - 0,9893) son numeros exactos. Por tanto, aplicando las reglas de las cifras significativas,
(vease Capitulo 1), la masa atomica del carbono puededarse con cuatro cifras
decimales.
Para determinar la masa atomica de un elemento que tiene tres isotopos naturales,
como el potasio, hay que considerar tres contribuciones a la media ponderada, y asi sucesivamente.
Los porcentajes de abundancia de la mayor parte de los elementos en la naturaleza
permanecen casi constantes de una muestra a otra. Por ejemplo, las proporciones de los
atomos de12C y 13C son las mismas en muestras de carbono puro (diamante), el gas dioxido
de carbono, o una forma mineral de carbonato de calcio (calcita). Podemos tratar todos
los materiales que contienen carbono como si hubiera un solo tipo hipotetico de atomo
de carbono con una masa de 12,0107 u. Esto significa que, una vez determinadas las
masas atomicas medias ponderadas, podemos sencillamenteutilizar estos valores en los
calculos que implican masas atomicas.
A veces, lo que se necesita es tener una comprension cualitativa de la relacion entre
las masas isotopicas, los porcentajes de abundancia natural y las masas atomicas medias
ponderadas, y no es necesario el calculo, como se ilustra en el Ejemplo 2.5. El Ejemplo
2.6 y los ejemplos practicos que lo acompanan proporcionan masaplicaciones de la
Ecuacion (2.3).
La tabla de masas atomicas en la contraportada delantera, muestra que algunas masas
atomicas estan establecidas con mas precision que otras. Por ejemplo, la masa atomica
del F se da como 18,9984 u y la del Kr como 83,798 u. De hecho, la masa atomica
del F se conoce incluso con mas precision, (18,9984032 u); el valor de 18,9984 u se
ha redondeado a seis cifra...