Ecuaciones y ejemplos de número atómico, número de masa y carga

[Átomo moderno] Sección 2. [El átomo nuclear] [Fórmulas y ejemplos] [El neutrón y los nazis] [Guerra nuclear y energía nuclear]

Figura 1. La forma algebraica representa la composición de un núcleo atómico a través de variables: el número másico (Aₓ) se obtiene sumando el número atómico (Zₓ) y la cantidad de neutrones (Nₙº). Es útil para cálculos generales y comparaciones entre elementos. Por otro lado, la forma clásica expresa esa misma relación de manera explícita con palabras y números, facilitando su comprensión visual. Se emplea comúnmente en descripciones cualitativas o en contextos educativos donde se prioriza la interpretación directa. Ambas formas permiten entender la estructura del átomo y la relación entre sus componentes fundamentales: protones, neutrones y número másico.

Figura 2. Fórmula para calcular el número de electrones.

Números y símbolos atómicos

1 (Brown et al., 2022) Ejercicio muestra 2.7. Da el símbolo químico, incluyendo el superíndice que indica el número de masa, para: (a) El ion con 22 protones, 26 neutrones y 19 electrones. (b) El ion de azufre que tiene 16 neutrones y 18 electrones. https://youtu.be/KpnwkVlq4_o

2 (Brown et al., 2022) Ejercicio muestra 2.8. Predice la carga esperada para el ion más estable de bario y el ion más estable de oxígeno. http://youtube.com/post/UgkxZfH3uGDJrrlthBgyQxhtLNYhxWyZdgCh?si=9Ko-Yjskxsdrm03c 

3 (Brown et al., 2022) Ejercicio 2.53. ¿El siguiente dibujo representa un átomo neutro o un ion? Escribe su símbolo químico completo, incluyendo el número de masa, el número atómico y la carga neta (si la hay). https://youtu.be/HnB7cK177x8

4 (Brown et al., 2022) Ejercicio 2.66. Considera un átomo de ⁵⁸Ni. (a) ¿Cuántos protones, neutrones y electrones contiene este átomo? (b) ¿Cuál es el símbolo del ion obtenido al remover dos electrones de ⁵⁸Ni? (c) ¿Cuál es el símbolo para el isótopo de ⁵⁸Ni que posee 33 neutrones? https://youtu.be/Mr5LtfmO73Q

5 (Brown et al., 2022) Ejercicio 2.67. a) ¿Cuáles dos de los siguientes son isótopos del mismo elemento: ⁴⁶₄₆X ¹⁰⁶₄₆X ¹⁰⁷₄₇X (b) ¿Cuál es la identidad del elemento cuyos isótopos seleccionaste? https://goo.su/IynB96

6 (Brown et al., 2022) Ejercicio 2.68. Cada uno de los siguientes isótopos se usa en medicina. Indica el número de protones y neutrones en cada uno: (a) samario-153, (b) lutecio-177, (c) bismuto-213, (d) molibdeno-99, (e) plomo-212, (f) cesio-131. https://youtu.be/Fk9wqAOOhYY

7 (Brown et al., 2022) Ejercicio 2.69. Completa los espacios en blanco en la siguiente tabla, asumiendo que cada columna representa un átomo neutro. https://youtu.be/GI3pL7Z9aDI

8 (Brown et al., 2022) Ejercicio 2.70. Una forma de entender la evolución de la Tierra como planeta es midiendo las cantidades de ciertos isótopos en las rocas. Una cantidad medida recientemente es la proporción de ¹²⁹Xe a ¹³⁰Xe en algunos minerales. ¿En qué se diferencian estos dos isótopos? ¿En qué aspectos son iguales?: https://goo.su/RVlgr

9 (Brown et al., 2022) Ejercicio 2.71. (a) ¿Cuál es la masa en unidades atómicas (u) de un átomo de carbono-12? (b) ¿Por qué el peso atómico del carbono se reporta como 12.011 en la tabla periódica? https://goo.su/UEYUP

10 (Burdge & Overby, 2018) Problema muestra 2.2. Determina el número de protones, neutrones y electrones en cada una de las siguientes especies: (a) ³⁵₁₇Cl (b) ³⁷₁₇Cl (c) ⁴¹₁₉K (d) carbono-14 https://youtu.be/Z90RAaDkLCE

11 (Burdge & Overby, 2018) Problema práctica 2.2A: ¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en un átomo de: (a) ¹⁰₅B (b) ³⁶Ar (c) ³⁸₈₅Sr (d) carbono-11? https://youtu.be/vV7f87dsIg0

12 (Burdge & Overby, 2018) Problema práctica 2.2B: Da los símbolos correctos para identificar un átomo que contenga: (a) 4 protones, 4 electrones y 5 neutrones. (b) 23 protones, 23 electrones y 28 neutrones. (c) 54 protones, 54 electrones y 70 neutrones. (d) 31 protones, 31 electrones y 38 neutrones. https://youtu.be/O0_B1oV3WiY

13 (Burdge & Overby, 2018) Problema práctica 2.2C: Con base en el número de nucleones, escribe el símbolo nuclear para cada uno de los siguientes diagramas. https://youtu.be/APiYqo8hDQk

14 (Burdge & Overby, 2018) Problema 2.3.1 y 2.3.2. ¿Cuántos neutrones hay en un átomo de ⁶⁰Ni? a) 60 b) 30 c) 28 d) 32 e) 29. ¿Cuál es el número de masa de un átomo de oxígeno con nueve neutrones en su núcleo? a) 8 b) 9 c) 17 d) 16 e) 18 https://youtu.be/2v-uSpKn9sU

15 (Burdge & Overby, 2018) Problema 2.20-2.21. ¿Cuál es el número de masa de un átomo de hierro que tiene 28 neutrones? Calcula el número de neutrones de 239Pu. https://youtu.be/o5NtxxsUluE

16 (Burdge & Overby, 2018) Problema 2.22. Para cada una de las siguientes especies, determina la cantidad de protones y neutrones en su núcleo: ¹³₁H, ⁴₂He, ²⁴₁₂Mg, ²⁵₁₂Mg, ⁴⁸₂₂Ti, ⁷⁹₃⁵Br, ¹⁹⁵₇₈Pt. https://youtu.be/Zj28ZaiY5Cg

17 (Burdge & Overby, 2018) Problema 2.23. Indica el número de protones, neutrones y electrones en cada una de las siguientes especies: ¹⁵₇N, ³³₁₆S, ⁶³₂₉Cu, ⁸⁴₃₈Sr, ¹³⁰₅₆Ba, ¹⁸⁶₇₄W, ²⁰²₈₀Hg. https://youtu.be/3dYFZ2MlobE

18 (Burdge & Overby, 2018) Problema 2.24-2.25. Escribe el símbolo apropiado para cada uno de los siguientes isótopos: (a) Z = 11, A = 23; (b) Z = 28, A = 64; (c) Z = 50, A = 115; (d) Z = 20, A = 42. Escribe el símbolo apropiado para cada uno de los siguientes isótopos: (a) Z = 74, A = 186; (b) Z = 80, A = 201; (c) Z = 34, A = 76; (d) Z = 94, A = 239. https://youtu.be/xm_ISxwqlNI

19 (Burdge & Overby, 2018) Problema 2.26. Determina el número de masa de (a) un átomo de boro con 6 neutrones, (b) un átomo de magnesio con 13 neutrones, (c) un átomo de bromo con 44 neutrones, y (d) un átomo de mercurio con 119 neutrones. https://youtu.be/SbvvXvLaD7M

20 (Burdge & Overby, 2018) Problema 2.27. Determina el número de masa de (a) un átomo de flúor con 11 neutrones, (b) un átomo de azufre con 16 neutrones, (c) un átomo de arsénico con 45 neutrones, y (d) un átomo de platino con 120 neutrones. https://youtu.be/5DVi6bCftSg

21 (Burdge & Overby, 2018) Problema 2.28. Los siguientes isótopos radiactivos se utilizan en medicina para la imagenología de órganos, estudiar la circulación sanguínea, tratar el cáncer, etc. Da el número de neutrones presentes en cada isótopo: ¹⁹⁸Au, ⁴⁷Ca, ⁶⁰Co, ¹⁸F, ¹²⁵I, ¹³¹I, ⁴²K, ⁴³K, ²⁴Na, ³²P, ⁸⁵Sr, ⁹⁹Tc. https://youtu.be/SdTDWDehAuQ

22 (Chang, 2010) Ejemplo 2.1. Da el número de protones, neutrones y electrones en cada una de las siguientes especies: (a) ²⁰₁₁Na, (b) ²²₁₁Na, (c) ¹⁷₈O, y (d) carbono-14. https://youtu.be/Qp0aukkOVnM

23 (Chang, 2010) Práctica 2.1. ¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en el siguiente isótopo de cobre: ⁶³Cu? https://youtu.be/juu_f-iUCzM

24 (Chang, 2010) Problema 2.13-14 ¿Cuál es el número másico de un átomo de hierro que tiene 28 neutrones? Calcula el número de neutrones del ²³⁹₉₄Pu. https://www.youtube.com/watch?v=o5NtxxsUluE

25 (Chang, 2010) Problema 2.15 Para cada una de las siguientes especies, determina el número de protones y el número de neutrones en el núcleo: ³₂He, ⁴₂He, ²⁴₁₂Mg, ²⁵₁₂Mg, ⁴⁸₂₂Ti, ⁷⁹₃₅Br, ¹⁹⁵₇₈Pt. https://www.youtube.com/watch?v=Zj28ZaiY5Cg

26 (Chang, 2010) Problema 2.16 Indica el número de protones, neutrones y electrones en cada una de las siguientes especies: ¹⁵₇N, ³³₁₆S, ⁶³₂₉Cu, ⁸⁴₃₈Sr, ¹³⁰₅₆Ba, ¹⁸⁶₇₄W, ²⁰²₈₀Hg. https://www.youtube.com/watch?v=3dYFZ2MlobE

27 (Chang, 2010) Problema 2.17-18 Escribe el símbolo adecuado para cada uno de los siguientes isótopos: (a) Z = 11, A = 23; (b) Z = 28, A = 64. Escribe el símbolo adecuado para cada uno de los siguientes isótopos: (a) Z = 74, A = 186; (b) Z = 80, A = 201. https://youtu.be/3oL1XvJ_41M

28 (Chang, 2010) Problema 2.35 Da el número de protones y electrones en cada uno de los siguientes iones comunes: Na⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Fe²⁺. https://youtu.be/ggLz-lQUkEE

29 (Chang, 2010) Problema 2.70 Identifica los elementos representados por los siguientes símbolos y da el número de protones y neutrones en cada caso: (a) ¹⁰₂₀X, (b) ²⁹₆₃X, (c) ¹⁰⁷₄₇X, (d) ¹⁸²₇₄X, (e) ²⁰³₈₄X, (f) ²³⁴₉₄X. https://youtu.be/Lkt3bbv9rNw

30 (Chang, 2010) Problema 2.75 Llena los espacios en blanco en la siguiente tabla. https://youtu.be/I5Qeiv28K0I

31 (Chang, 2010) Problema 2.78 ¿Cuál de los siguientes símbolos proporciona más información sobre el átomo: ²³Na o ₁₁Na? https://goo.su/GPThN

32 (Chang, 2010) Problema 2.36 Da el número de protones y electrones en cada uno de los siguientes iones comunes: K⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Br⁻, Mn²⁺, C⁴⁻, Cu²⁺. https://youtu.be/TbvSceyMCNo

33 (Chang, 2010) Problema 2.81 Para los gases nobles (los elementos del Grupo 8A), ⁴₂He, ²⁰₁₀Ne, ⁴⁰₁₈Ar, ⁸⁴₃₆Kr y ¹³²₅₄Xe: (a) determina el número de protones y neutrones en el núcleo de cada átomo, (b) determina la relación de neutrones a protones en el núcleo de cada átomo. Describe cualquier tendencia general que descubras en la forma en que esta relación cambia con el número atómico creciente. https://youtu.be/0PNtPbTiaeI

34 (Ebbing & Gammon 2017) Ejemplo 2.1/ Ejercicio 2.1 ¿Cuál es el símbolo del nucleido para un núcleo que contiene 38 protones y 50 neutrones? Un núcleo consta de 17 protones y 18 neutrones. ¿Cuál es su símbolo de nucleido? https://youtu.be/QQcOcbb7i5Y

35 (Ebbing & Gammon 2017) Ejercicio 2.21 ¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene ¹¹⁹Sn²⁺? a) 50 p, 69 n, 48 e⁻ b) 50 p, 69 n, 50 e⁻ c) 119 p, 50 n, 69 e⁻ d) 69 p, 50 n, 69 e⁻ e) 50 p, 119 n, 52 e⁻ https://youtu.be/3d0RsKDXPuA

36 (Ebbing & Gammon 2017) Ejercicio 2.43: Se presentan los números de protones y neutrones en los núcleos de varios átomos. Se requiere identificar cuál de estos átomos es el isótopo del átomo A y cuál tiene el mismo número másico que el átomo A. Para ello, se consideran los siguientes datos: Átomo A tiene 18 protones y 19 neutrones; Átomo B tiene 16 protones y 19 neutrones; Átomo C tiene 18 protones y 18 neutrones; y Átomo D tiene 17 protones y 20 neutrones. https://youtu.be/iot6A-m-GAA

37 (Ebbing & Gammon 2017) Ejercicio 2.44: En esta ocasión, se presentan los números de protones y neutrones en los núcleos de varios átomos. La tarea consiste en identificar cuál de estos átomos es el isótopo del átomo A y cuál tiene el mismo número másico que el átomo A. Los datos disponibles son los siguientes: Átomo A tiene 32 protones y 39 neutrones; Átomo B tiene 33 protones y 38 neutrones; Átomo C tiene 38 protones y 50 neutrones; y Átomo D tiene 32 protones y 38 neutrones. https://youtu.be/mSMmMW7Ws5s

38 (Ebbing & Gammon 2017) Ejercicio 2.45 El cloro que ocurre naturalmente es una mezcla de los isótopos Cl-35 y Cl-37. ¿Cuántos protones y cuántos neutrones hay en cada isótopo? ¿Cuántos electrones hay en los átomos neutros? https://youtu.be/Tc6Ml5EBlKc

39 (Ebbing & Gammon 2017) Ejercicio 2.46 El nitrógeno que ocurre naturalmente es una mezcla de ¹⁴N y ¹⁵N. Da el número de protones, neutrones y electrones en el átomo neutro de cada isótopo. https://youtu.be/xm5jpTRb8nA

40 (Ebbing & Gammon 2017) Ejercicio 2.47-78 ¿Cuál es el símbolo del nucleido para el núcleo que contiene 11 protones y 12 neutrones? Un átomo contiene 34 protones y 45 neutrones. ¿Cuál es el símbolo del nucleido para el núcleo? https://youtu.be/vJ9k369JBRo

41 (McMurry, Fay, & Fantini, 2012) Ejemplo trabajado 2.3 El isótopo de uranio utilizado para generar energía nuclear es U-235. ¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene un átomo de U-235? https://youtu.be/kWG5POYX2g0

42 (McMurry, Fay, & Fantini, 2012) Ejemplo 2.4 El elemento X es tóxico para los humanos en altas concentraciones, pero es esencial para la vida en bajas concentraciones. Identifica el elemento X, cuyos átomos contienen 24 protones, y escribe el símbolo para el isótopo de X que tiene 28 neutrones. Problema 2.4 El isótopo Se-75 se utiliza médicamente para el diagnóstico de trastornos pancreáticos. ¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene un átomo de Se-75? https://youtu.be/Ajd_6IYfvDQ

43 (McMurry, Fay, & Fantini, 2012) Problema 2.5 El cloro, uno de los elementos del sal común (cloruro de sodio), tiene dos isótopos principales, con números másicos 35 y 37. Consulta el número atómico del cloro, indica cuántos neutrones contiene cada isótopo y da el símbolo estándar para cada uno. Problema 2.6 Un átomo del elemento X contiene 47 protones y 62 neutrones. Identifica el elemento y escribe el símbolo para el isótopo en el formato estándar. https://youtu.be/sZxSpkKZmTY

44 (McMurry, Fay, & Fantini, 2012) Problema 2.59 El azufre tiene cuatro isótopos naturales, incluyendo ³³S, ³⁴S y ³⁶S. Consulta la tabla periódica y determina si el cuarto isótopo es ³²S o ³⁵S. Enlace

45 (McMurry, Fay, & Fantini, 2012) Problema 2.60 Da los nombres y símbolos de los siguientes elementos: (a) Un elemento con número atómico 6 (b) Un elemento con 18 protones en su núcleo (c) Un elemento con 23 electrones. Enlace

46 (McMurry, Fay, & Fantini, 2012) Problema 2.61 El isótopo radiactivo cesio-137 se produjo en grandes cantidades en las lluvias radiactivas del desastre de la planta nuclear de 1985 en Chernobyl, Ucrania. Escribe el símbolo para este isótopo en formato estándar. Problema 2.62 Escribe los símbolos para los siguientes isótopos: (a) Radón-220 (b) Polonio-210 (c) Oro-197 https://youtu.be/v3fDl6mnPEw

47 (McMurry, Fay, & Fantini, 2012) Problema 2.63 Escribe los símbolos para los siguientes isótopos: (a) Z = 58 y A = 140 (b) Z = 27 y A = 60. Enlace

48 (McMurry, Fay, & Fantini, 2012) Problema 2.64 ¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en cada uno de los siguientes átomos? (a) N (b) Co (c) I (d) Ce Problema 2.65 ¿Cuántos protones y neutrones hay en el núcleo de los siguientes átomos? (a) ²⁷Al (b) ³²S (c) ⁶⁴Zn (d) ²⁰⁷Pb https://youtu.be/S9f38HbYW2s

49 (McMurry, Fay, & Fantini, 2012) Problema 2.66 Identifica los siguientes elementos: (a) ²⁴₁₂X (b) ⁵⁸₂₈X (c) ¹⁰⁴₄₆X (d) ¹⁸³₇₄X Problema 2.67 Identifica los siguientes elementos: (a) ²⁰²₈₀X (b) ¹⁹⁵₇₈X (c) ¹⁸⁴₇₆X (d) ²⁰⁹₈₃X. Enlace

50 (McMurry, Fay, & Fantini, 2012) Problema 2.68 ¿Cuál de los siguientes símbolos de isótopos no puede ser correcto? ¹⁸₉F ¹²₅C ³³₃₅Br ¹⁸₈O ¹¹₅Bo Problema 2.69 ¿Cuál de los siguientes símbolos de isótopos no puede ser correcto? ¹⁴₇Ni ¹³¹₅₄Xe ⁵⁴₂₆Fe ⁷³₂₃Ge ¹₂He. Enlace

51 (McMurry, Fay, & Fantini, 2012) Problema 2.117 El flúor ocurre naturalmente como un solo isótopo. ¿Cuántos protones, neutrones y electrones están presentes en el fluoruro deuterado (²HF)? (El deuterio es ²H.) https://youtu.be/pPgLKkcoWso

La diferencia en el número de electrones $N(\color{#006cda}{\text{e}}^-)_x$ con respecto al estado estándar del elemento $N^o(\color{#006cda}{\text{e}}^-)_x$ indica cuántos electrones se han perdido o ganado. En su estado neutro, un átomo tiene el mismo número de electrones que de protones $N^o(\color{#006cda}{\text{e}}^-)_x = N(\color{#006cda}{\text{p}}^+)_x$. Dado que el número de protones es igual al número atómico (Z) $N(\color{#006cda}{\text{p}}^+)_x = Z_x$, podemos expresarla diferencia como.

Figura 3. Número de electrones ganados o perdidos $\Delta N(\color{#006cda}{\text{e}}^-)_x$ como función del número de carga del ion $\vec{z}_x$.

Número de electrones perdidos o ganados

52 (Brown et al., 2022) Ejercicio de práctica 2.7. En cuál de las siguientes especies es mayor la diferencia entre el número de protones y el número de electrones: (a) $\color{#188bff}{\text{Ti}}^{2+}$ (b) $\color{#188bff}{\text{P}}^{3-}$ (c) $\color{#188bff}{\text{Mn}}$ (d) $\color{#188bff}{\text{Se}}^{2-}$ (e) $\color{#188bff}{\text{Ce}}^{4+}$ https://youtu.be/eUxUPhaxD0U