QUIMICA

ESTEQUIOMETRÍA

Es necesario, saber cómo están formados átomos y moléculas, sus masas y los cambios de masa que ocurren cuando se llevan a cabo cambios químicos.

MASA ATÓMICA

Como vimos en la unidad anterior, los átomos de un elemento son iguales entre sí, pero diferentes al resto de los elementos, y su masa depende del número de electrones, protones y neutrones que contenga. Por otrolado, los átomos son partículas extremadamente pequeñas. Por ejemplo, el átomo de calcio tiene un radio de 2 por 10-8 cm (para formar una extensión de 1 cm de átomos, habría que colocar en fila unos 50 000 000 de átomos de calcio). Resulta obvio, entonces, que no es posible pesarlos individualmente en una balanza, pues no existe balanza capaz de detectar un solo átomo. Sin embargo, sí existenmétodos experimentales que permiten determinar la masa relativa, esto es, la masa de un átomo en relación con la masa de otro átomo que se toma como elemento de referencia.

Figura 1: Representación del átomo de carbono abierto por la mitad


El primer el primer paso es asignar un valor a la masa de un átomo de un elemento que nos sirva de referencia. Por acuerdo internacional, el elemento elegidofue el C-12 (el isótopo más abundante del carbono, que tiene 6 protones y 6 neutrones).
Considerando que el 99,99% de la masa de un átomo se encentra en su núcleo y que ahí se ubican los 6 protones y los 6 neutrones, al carbono se le asignó una masa de 12 uma.

Entonces, ¿cómo definimos uma? Es la masa equivalente a la doceava parte de la masa de un átomo de carbono.

La masa del carbono -12se utiliza como referencia para medir la masa atómica de los demás elementos. A la masa atómica de cada elemento expresado en uma también se le suele denominar peso atómico, aunque lo que estamos describiendo aquí es masa y no peso.

Masa atómica promedio
Bien, hasta aquí queda claro que la masa (peso atómico) del carbono es 12 uma. Sin embargo, cuando buscamos la masa atómica del carbono enla tabla periódica, se encuentra que su valor no es 12,00 uma, sino 12,01115 uma. La razón de esta diferencia es que en la tabla periódica se reporta la masa atómica media de la mezcla natural de los isótopos del elemento. Como ya vimos en la unidad anterior, la mayor parte de los elementos químicos se encuentran en la naturaleza como mezclas de isótopos (átomos con el mismo número atómico, pero dedistinto número másico). El espectrómetro de masas permite medir las masas y la abundancia relativa de cada uno de los isótopos que componen un elemento natural. Las abundancias relativas se expresan como porcentaje en peso.
Entonces, para determinar la masa atómica media (denominada, simplemente, masa atómica), es necesario conocer: las masas de cada uno de sus isótopos de forma individual; ylos porcentajes atómicos (abundancia relativa isotópicas) en la naturaleza.

Ejemplo:

En la tabla siguiente se muestran las abundancias relativas y las masas para cada isótopo estable del cloro:

Isótopo
Masa atómica
Abundancia

Cl - 35
34,97 uma
75,53%

Cl - 37
36,97 uma
24,47%

Tabla 1: Masa atómica de los isótopos del cloro

Esto quiere decir que, en el cloro elemental, el75,53% de los átomos presenta una masa de 34,97 uma, y que el 24,47% tiene una masa de 36,97 uma. Con esta información, podemos calcular la masa atómica promedio del cloro:

Masa atómica promedio del cloro = (0,7573) (39,97 uma) + (0,2447) (36,97 uma)

Masa atómica promedio del cloro = 35,46 uma

Ejercicios.

1. El cobre es un elemento químico que se encuentran en pequeñísimas cantidadesen los seres vivos, y tanto su ausencia como una concentración por sobre su nivel característico pueden ser perjudiciales para el organismo humano. Las masas atómicas de sus dos isótopos estables, Cu-63 (69,09%) y Cu-65 (30,91%), son 62,93 uma y 64,9278 uma respectivamente. Calcule la masa atómica promedio del cobre.

2. El litio es un elemento químico cuyas sales (particularmente el...