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lunes, 12 de septiembre de 2011
LA MASA ATÓMICA
UN POCO DE HISTORIA
Desde el siglo V a.C. los filósofos se han preocupado por explicar la constitución de la materia y el hecho de que la naturaleza está en un permanente cambio:
Estas partículas pueden ser átomos sencillos o moléculas, que son combinaciones entre átomos. En química es interesante conocer lo que pesa un átomo. Veamos como se mide.
LA MASA ATÓMICA
La masa atómica es la masa que tiene un sólo átomo de un determinado elemento. Esta masa se ha medido siempre de forma relativa; es decir, no se mide en gramos, sino con relación a otro elemento, indicando el número de veces que es mayor la masa de un elemento que la de otro que se toma como referencia.(*)
Al principio, la referencia fue el átomo de hidrógeno natural (no se conocían todavía los isótopos), al cual se le dio de forma arbitraria la masa de 1. De esta forma, al oxígeno le corresponde una masa atómica de algo menos de 16 (15,8729).
Sin embargo, el oxígeno se combina mucho mejor que el hidrógeno con los demás elementos, de modo que es mejor comparar la masa atómica de un elemento con el oxígeno que con el hidrógeno. Así pues, se convirtió en una costumbre el situar la masa atómica del oxígeno exactamente en 16, con lo cual la del hidrógeno queda en algo más de 1 (1,00801). La tabla de masas atómicas presentada por el belga Jean-Servais Stass en 1865 fue planteada de este modo.(**)
Así quedó la cuestión hasta el descubrimiento de los isótopos en 1914, época en la que se observó que cada elemento podía tener distintas variedades (isótopos) con distintas masas isotópicas, en cuyo caso, la masa atómica obtenida experimentalmente era en realidad una media ponderada de todas las masas isotópicas.
Por esta razón, en 1961, físicos y químicos llegaron oficialmente al acuerdo de tomar como referencia un isótopo en lugar de un elemento natural (mezcla de isótopos). Así, se escogió como referencia uno de los isótopos del carbono (el de número másico 12), cuya masa isotópica quedó establecida exactamente en 12,0000. Este cambio hizo variar de nuevo (aunque muy ligeramente) todas las masas atómicas, de modo que la del hidrógeno queda en 1,00797, la del oxígeno en 15,9994 y la del carbono en 12,01115.
MASAS ISOTÓPICAS
La masa isotópica, como se ha dicho, es la masa del átomo de un determinado isótopo de un elemento. Esta masa, aunque no es un número entero, siempre tiene un valor muy próximo a un entero.
¿Por qué no es un número entero?
No debemos confundir la masa isotópica con el número másico, que sí es un entero, ya que se obtiene mediante un redondeo, igualando la masa del protón y la del neutrón a 1 y despreciando la masa de electrón por ser muy pequeña. Los valores reales de las masas de estas partículas son los siguientes:
- PROTÓN: 1,00728 U.M.A.
- NEUTRÓN: 1,00866 "
- ELECTRÓN: 0,0005486 "
Además, hay que tener en cuenta el llamado "defecto de masa", que consiste en que la masa de un núcleo atómico es algo menor que la de las partículas que lo componen, debido a que al formarse el núcleo a partir de sus partículas, una pequeña fracción de la masa total desaparece para convertirse en energía.
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* Realmente todas las medidas son relativas a alguna unidad. La masa del átomo de hidrógeno no es más que otra unidad, igual que podría ser la masa del dm³ de agua (kg).
** Efectivamente, es mejor comparar las masas atómicas con el oxígeno, ya que la forma de hallar la masa atómica de un elemento es haciendo que se combine con aquel y midiendo las proporciones en que se combinan
Desde el siglo V a.C. los filósofos se han preocupado por explicar la constitución de la materia y el hecho de que la naturaleza está en un permanente cambio:
- Leucipo (año 440 a.C.): Pensaba que la materia se puede dividir sucesivamente hasta obtener unas partículas que ya no serán divisibles.
- Demócrito (año 400 a.C.): Discípulo del anterior. Dio el nombre de átomos a estas partículas.
- Empédocles. Contemporáneo del anterior. Estaba de acuerdo con los filósofos que decían que en la naturaleza todo cambia; pero él pensaba que los átomos tenían que permanecer inmutables y que lo único que cambiaba eran las proporciones en que se combinaban los distintos tipos de átomos. A estas distintas clases de átomos las llamó “elementos”. Formuló la teoría de los cuatro elementos: aire, fuego, tierra y agua.
Estas partículas pueden ser átomos sencillos o moléculas, que son combinaciones entre átomos. En química es interesante conocer lo que pesa un átomo. Veamos como se mide.
LA MASA ATÓMICA
La masa atómica es la masa que tiene un sólo átomo de un determinado elemento. Esta masa se ha medido siempre de forma relativa; es decir, no se mide en gramos, sino con relación a otro elemento, indicando el número de veces que es mayor la masa de un elemento que la de otro que se toma como referencia.(*)
Al principio, la referencia fue el átomo de hidrógeno natural (no se conocían todavía los isótopos), al cual se le dio de forma arbitraria la masa de 1. De esta forma, al oxígeno le corresponde una masa atómica de algo menos de 16 (15,8729).
Sin embargo, el oxígeno se combina mucho mejor que el hidrógeno con los demás elementos, de modo que es mejor comparar la masa atómica de un elemento con el oxígeno que con el hidrógeno. Así pues, se convirtió en una costumbre el situar la masa atómica del oxígeno exactamente en 16, con lo cual la del hidrógeno queda en algo más de 1 (1,00801). La tabla de masas atómicas presentada por el belga Jean-Servais Stass en 1865 fue planteada de este modo.(**)
Así quedó la cuestión hasta el descubrimiento de los isótopos en 1914, época en la que se observó que cada elemento podía tener distintas variedades (isótopos) con distintas masas isotópicas, en cuyo caso, la masa atómica obtenida experimentalmente era en realidad una media ponderada de todas las masas isotópicas.
Por esta razón, en 1961, físicos y químicos llegaron oficialmente al acuerdo de tomar como referencia un isótopo en lugar de un elemento natural (mezcla de isótopos). Así, se escogió como referencia uno de los isótopos del carbono (el de número másico 12), cuya masa isotópica quedó establecida exactamente en 12,0000. Este cambio hizo variar de nuevo (aunque muy ligeramente) todas las masas atómicas, de modo que la del hidrógeno queda en 1,00797, la del oxígeno en 15,9994 y la del carbono en 12,01115.
MASAS ISOTÓPICAS
La masa isotópica, como se ha dicho, es la masa del átomo de un determinado isótopo de un elemento. Esta masa, aunque no es un número entero, siempre tiene un valor muy próximo a un entero.
¿Por qué no es un número entero?
No debemos confundir la masa isotópica con el número másico, que sí es un entero, ya que se obtiene mediante un redondeo, igualando la masa del protón y la del neutrón a 1 y despreciando la masa de electrón por ser muy pequeña. Los valores reales de las masas de estas partículas son los siguientes:
- PROTÓN: 1,00728 U.M.A.
- NEUTRÓN: 1,00866 "
- ELECTRÓN: 0,0005486 "
Además, hay que tener en cuenta el llamado "defecto de masa", que consiste en que la masa de un núcleo atómico es algo menor que la de las partículas que lo componen, debido a que al formarse el núcleo a partir de sus partículas, una pequeña fracción de la masa total desaparece para convertirse en energía.
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* Realmente todas las medidas son relativas a alguna unidad. La masa del átomo de hidrógeno no es más que otra unidad, igual que podría ser la masa del dm³ de agua (kg).
** Efectivamente, es mejor comparar las masas atómicas con el oxígeno, ya que la forma de hallar la masa atómica de un elemento es haciendo que se combine con aquel y midiendo las proporciones en que se combinan
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