SEMANA 6 Y 7

 

NOTACIÓN ISOTÓPICA

La notación isotópica se emplea para simbolizar un isotopo de un elemente, muestra el símbolo químico, el número de masa, el número atómico del isótopo, la carga del isotopo y el número de neutrones. De la siguiente amanera:

 EJERCICIOS

1.  Cuál es: 

 a)    z    y   A    del elemento cuyo núcleo contiene   15  neutrones y   14 protones?

 b)    n  y    z    del átomo que posee          A =35     y     e-  .=17  ?

 c)    e-   y     n    del átomo que posee      z   =17    y      A =36?

2. El número de masa de un elemento que tiene 19 neutrones es 40 

a) ¿cuál es su símbolo?   

b) ¿Cómo se llama?    

c) ¿Cuántos e- tiene?

3. Complete el siguiente cuadro

SEMANA 5

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Conceptos de número atómico, número de masa, masa atómica e isótopos

Antes de iniciar revisarás el concepto de elemento.

Un elemento es una sustancia pura que no puede descomponerse en sustancias más sencillas por métodos químicos ordinarios; algunos ejemplos de elementos son: oro, hierro, hidrógeno y helio.

Número atómico y número de masa

El átomo en conjunto es neutro ya que cada protón en el núcleo está en equilibrio con un electrón en los orbitales. Todos los átomos de un elemento determinado tienen el mismo número de protones en el núcleo y de electrones en los orbitales.

Un elemento se define como una sustancia compuesta por átomos que poseen la misma carga nuclear. La carga nuclear es distinta para cada uno de los elementos, ello da lugar a lo que se ha denominado como número atómico.

El número atómico es el número de protones que se hallan en el núcleo de un átomo y es igual al número de electrones. Este número sirvió para ordenar los elementos en la tabla periódica y se representa con la letra Z. Por encontrarse tanto los protones como los neutrones en el núcleo se les llama nucleones.

A la suma de neutrones más protones del núcleo se le nombra número de masa y se representa con la letra A; este valor es siempre un número entero, por ejemplo, en el flúor hay 9 p+ y 10 n0, por lo tanto, el número de masa A será 9 + 10 = 19: A = 19, el número de masa del flúor es 19. Si el número de masa A es igual al número de protones más neutrones y el número atómico Z es igual al número de protones, entonces la diferencia de A – Z debe ser igual al número de neutrones que tiene el núcleo.

El uranio tiene número de masa (A) = 238 y su número atómico (Z) es 92, por lo que el número de neutrones en su núcleo será A – Z = n0, es decir, n0 = 238 – 92 = 146, por lo que en el núcleo hay 146 neutrones.

Isótopos
Los isótopos son átomos que tienen el mismo número de protones (igual número atómico) pero distinto número de neutrones, por lo tanto, diferente número de masa, además ocupan el mismo lugar en la tabla periódica de los elementos.

Los átomos del mismo elemento pueden tener diferente número de neutrones; las diferentes versiones posibles de cada elemento son llamadas isótopos. Por ejemplo, el isótopo más común del hidrógeno no tiene ningún neutrón; también hay un isótopo del hidrógeno llamado deuterio, con un neutrón, y otro nombrado tritio, con dos neutrones.

La mayoría de los elementos no existen como un isótopo sencillo sino que son una mezcla de isótopos; por esta razón las masas atómicas son realmente las masas atómicas promedio. Los isótopos ocupan el mismo lugar en la clasificación periódica y pertenecen, por tanto, al mismo elemento.

Los isótopos que tienen menos neutrones son más ligeros y se llaman isótopos ligeros, los que tienen más neutrones pesan más y se llaman isótopos pesados. Para distinguir los isótopos entre sí se escribe el símbolo del elemento y como exponente el número de masa, por ejemplo: hierro-57, uranio-238 y helio-3. En los casos anteriores: 57Fe, 238U y 3He.

El Ca (calcio) tiene varios isótopos, si se quiere encontrar el número de neutrones de alguno de ellos debes saber su número de masa y el número atómico de cada isótopo, por ejemplo:

Tomado de: https://www.aev.cgfie.ipn.mx/Materia_quimica/temas/tema2/subtema3/subtema3.html

SEMANA 3 Y 4

ACTIVIDAD

1. Con base a la siguiente lectura realizar un mapa mental 

¿Que son los Isótopos? 

Se conoce como isótopo a las variedades de átomos que tienen el mismo número atómico y que, por lo tanto, constituyen el mismo elemento aunque tengan un diferente número másico. Los átomos que son isótopos entre sí tienen el mismo número de protones en el núcleo y ocupan el mismo lugar en la tabla periódica. 

La mayoría de los elementos químicos cuentan con más de un isótopo. Apenas 21 elementos, como el sodio, tienen un único isótopo natural. Es posible dividir los isótopos en isótopos estables e isótopos no estables o radiactivos. 

Para que un isótopo sea radiactivo, debe exhibir una relación entre el número de protones y de neutrones que no resulte propicia para mantener la estabilidad nuclear. La noción de estabilidad, de todas maneras, no es muy precisa ya que hay isótopos que son casi estables gracias a un tiempo de neutralización extremadamente largo. 

El isótopo radiactivo tiene un núcleo atómico inestable ante el balance entre neutrones y protones. Esta misma característica hace que emita energía cuando muta de forma hacia condiciones más estables. Los isótopos no estables tienen un periodo de desintegración donde la energía es emitida en forma de rayos beta (electrones o positrones), alfa (núcleos de helio) o gamma (energía electromagnética). 

Aplicaciones de los isótopos radiactivos 

Medicina 

En medicina la radiación de alta energía emitida por el radio fue utilizada durante mucho tiempo en el tratamiento del cáncer. Actualmente se usa el cobalto-60 para el tratamiento del cáncer porque emite una radiación con más energía que la que emite el radio y es más barato que este. 

En medicina se usa el tratamiento con cobalto-60 para detener ciertos tipos de cáncer con base en la capacidad que tienen los rayos gamma para destruir tejidos cancerosos. El cobalto-60 se desintegra emitiendo partículas beta y rayos gamma, y tiene una vida media de 5.27 años. Su proceso de desintegración se representa mediante la ecuación química nuclear: 

2760Co ----> 2860Ni + -10b + 00g . t 1/2 = 5.27 años 

Ciertos tipos de cáncer se pueden tratar internamente con isótopos radiactivos, como el cáncer de tiroides, como el yodo se va a la glándula tiroides, se trata con yoduro de sodio (NaI) que contenga iones de yoduros radiactivos provenientes del yodo-131 o del yodo-123. Allí la radiación destruye a las células cancerosas sin afectar al resto del cuerpo. 

Para detectar desórdenes circulatorios de la sangre se utiliza una solución de cloruro sódico (NaCl) que contenga una pequeña cantidad de sodio radiactivo y midiendo la radiación el médico puede saber si la circulación de la sangre es anormal.

Para el estudio de los desórdenes cerebrales se utiliza una tomografía de emisión de protones conocida como PET. 

Se le administra al paciente una dosis de glucosa (C6H12O6) que contenga una pequeña cantidad de carbono-11 (11C), que es radiactivo y emite positrones, luego se hace un barrido del cerebro para detectar los positrones emitidos por la glucosa radiactiva “marcada”. 

Se establecen las diferencias entre la glucosa inyectada y metabolizada por los cerebros normales y los anormales. Por ejemplo, con la técnica PET se ha encontrado que el cerebro de un esquizofrénico metaboliza alrededor de un 20 % de la glucosa que metaboliza un individuo normal.

Algunos radioisótopos utilizados en medicina. 

Arsénico-74	Cobre-64	Radio-226
Astato-211	Estroncio-90	Radón-222
Bismuto-206	Europio-152	Sodio-24
Boro-10	Tantalio-182
Boro-11	Fierro-55	Tecnecio-99
Bromo-82	Fierro-59	Tulio-170
Carbono-14	Fósforo-32	Xenón-133
Cerio-144	Itrio-90	Yodo-131
Cesio-137	Litio-6	Yodo-132
Cromo-51	Litio-7	Oro-198
Cobalto-60	Nitrógeno-15

Química 

Una de las primeras aplicaciones de los isótopos radiactivos en química fue en el estudio de las velocidades de una reacción reversible para establecer las condiciones de equilibrio. Por ejemplo, para conocer el equilibrio en una solución saturada de cloruro de plomo II (PbCl2). La ecuación química que representa el equilibrio de esta solución es:

PbCl2(S) ----> Pb2+(ac) + 2 Cl1-(ac) 

Se usa el isótopo radiactivo de plomo-212 para comprobar que los procesos de disolución y de precipitación se producen a la misma velocidad. Se agrega a una solución saturada de cloruro de plomo II una pequeña cantidad de nitrato de plomo II que contenga el isótopo plomo-212. 

Un tiempo después se precipita plomo, lo que indica que se está produciendo un intercambio entre el cloruro de plomo sólido y el ión plomo +2 de la solución. En estudios de química orgánica se usan los isótopos radiactivos como trazadores o rastreadores (por ejemplo, carbono-14) para conocer los mecanismos de reacciones complejas como las de la fotosíntesis, en la que en varias etapas se van formando moléculas más complejas. 

Para el estudio de la trayectoria de las reacciones químicas en la fotosíntesis se nutre a la planta con dióxido de carbono (CO2) que contiene carbono-14. Por esto, el químico norteamericano Melvin Calvin (1911) obtuvo el Premio Nobel de Química en 1961, aclaró una parte del proceso químico de la fotosíntesis y de los productos intermedios que se producen (ciclo de Calvin) 

Datación 

Las mediciones de la radiactividad se usan para determinar la edad de los minerales y de restos fósiles (datación). Por ejemplo, la existencia de núcleos radiactivos naturales sobre la superficie de la Tierra sugiere que sus vidas medias son comparables con las edades de los minerales en los cuales se encuentran, y estos proporcionan una estimación de la edad de la Tierra. 

Como los isótopos radiactivos se usan para determinar el tiempo que hace que se solidificaron las rocas (edad de las rocas) se les conoce como “los relojes naturales”. Por ejemplo, si una roca contenía uranio-238 al solidificarse los productos de la desintegración radiactiva del uranio no pueden escapar por difusión, por lo que quedan retenidos en la roca, y se transforman en plomo-206. Para conocer la vida media (t1/2) de la roca se necesita conocer la reacción química global del proceso y la relación actual entre el plomo-206 y el uranio-238 en la roca, y es:

92 238U ----> 82 206Pb + 8 24He + 6 -10e t 1/2 = 4.5x109 años.

La reacción de desintegración es de primer orden, por lo que, la ecuación que relaciona la concentración y el tiempo de reacción es: ln Ci/Cf = kt o log Ci/Cf = kt/2.3; donde Ci es la concentración inicial de reactivo, Cf es la concentración final de reactivo, t es el tiempo que tarda en descender la concentración del reactivo inicial y k es la relación de la velocidad de reacción entre la concentración inicial del reactivo y se conoce como la constante de velocidad. 

La edad de las rocas determinada por este método varía entre 3x109 años y 4x109 años. El valor más alto se toma como la edad aproximada de la Tierra (cuatro mil quinientos millones de años). 

Lectura tomada de: https://www.ecured.cu/Is%C3%B3topo 

ISÓTOPOS 

Cada elemento químico se caracteriza por el número de protones de su núcleo, que se denomina número atómico (Z). Así, el hidrógeno (1H) tiene un protón, el carbono (6C) tiene 6 protones y el oxígeno (8O) tiene 8 protones en el núcleo.


El número de neutrones del núcleo puede variar. Casi siempre hay tantos o más neutrones que protones. La masa atómica (A) se obtiene sumando el número de protones y de neutrones de un núcleo determinado.


Un mismo elemento químico puede estar constituído por átomos diferentes, es decir, sus números atómicos son iguales, pero el número de neutrones es distinto. Estos átomos se denominan isótopos del elemento en cuestión. Isótopos significa "mismo lugar", es decir, que como todos los isótopos de un elemento tienen el mismo número atómico, ocupan el mismo lugar en la Tabla Periódica.

Por tanto:

• Si a un átomo se le añade un protón, se convierte en un nuevo elemento químico
• Si a un átomo se le añade un neutrón, se convierte en un isótopo de ese elemento químico

Se conocen 3 isótopos del elemento hidrógeno: 1H es el hidrógeno ligero, el más abundante, con un protón y cero neutrones. El 2H es el deuterio (D), cuyo núcleo alberga un protón y un neutrón y el  3H es el tritio (T), cuyo núcleo contiene un protón y dos neutrones.

Los isótopos del carbono son  11C (6 protones y cinco neutrones),   12C(6 protones y seis neutrones), 13C (6 protones y siete neutrones) y 14C (6 protones y ocho neutrones).

En el caso del cloro Z=17 y A=35. Sin embargo, si miramos en la Tabla Periódica, la masa atómica del cloro natural es de 35,5. Cuando la masa de un elemento químico es fraccionaria, resulta evidente que dicho elemento estará constituidos por una mezcla de sus distintos isótopos. Así, el cloro natural (masa atómica 35,5) estará formado por la mezcla de los isótopos 35Cl y 37Cl. Si aplicamos la ley de mezclas, se puede calcular fácilmente que la proporción de cada uno de ellos es 75% y 25% respectivamente.

NOTACIÓN ISOTÒPICA 

ACTIVIDAD

1.Encontrar las palabras en la sopa de letras y buscar su significado

SEMANA 2

EVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS 

La tabla periódica fue construida para poder clasificar cada uno de los elementos encontrados a través de la historia de acuerdo a sus características químicas, físicas, usos industriales entre otras características.

1.    La distribución electrónica fue creada para poder ubicar los elementos químicos de acuerdo a su número atómico (cantidad de protones, igual a la cantidad de electrones), de acuerdo con el enunciado la distribución electrónica acertada del elemento químico Sodio Z=11 es:

a.    1s^2-2s²-2p⁶-3s¹

b.    1s^2-2s²-2p⁶-3s²

c.    1s^2-2s¹-2p⁶-3s¹

d.    1s^2-2s²-2p⁶-3s¹-3p⁶

2.    Basado en la pregunta anterior la cantidad de electrones de los niveles de energía y subniveles de energía son :

a.    1=2e^- , 2=9e^- , 3=1e^- y s=5e^- , p=5e^-

b.    1=2e^- , 2=8e^- , 3=2e^- y s=4e^- , p=6e^-

c.    1=2e^- , 2=8e^- , 3=1e^- y s=5e^- , p=6e^-   

d.    La b y c son correctas

3.    A partir de la distribución electrónica del elemento con Z=23 el grupo y periodo en que se encuentra ubicado en la tabla periódica es :

a.    Periodo 6 , grupo IIIA

b.    Periodo 5 , grupo VIB

c.    Periodo 4 , grupo VB

d.    Periodo 4 , grupo 3A

4.    Las clases en que se clasifican los elementos de la tabla periódica son :

a.    Elementos representativos , elementos de transición , elementos de transición interna , gases nobles

b.    Elementos secundarios, elementos de transición interna , gases nobles , elementos terciarios

c.    Gases nobles , elementos de transición interna , elementos negativos , elementos primarios

d.    Elementos de transición interna , elementos de transición externa , gases nombres , elementos representativos

5.    La siguiente distribución electrónica  1s²-2s²-2p⁶-3s²-3p⁵ nos indica :

a.    La cantidad de protones y electrones es 17

b.    Los electrones de valencia son 7

c.    El elemento está ubicado en el periodo 3 y grupo VIIA

d.    Todas son correctas

6. Indicar cuál de las siguientes afirmaciones es INCORRECTA:
 a. El número másico es el número de protones y neutrones que tiene un átomo en su núcleo.
b. El número másico coincide siempre con el peso atómico del elemento de que se trate. 

 c. En cualquier ion monoatómico positivo el número de protones es siempre mayor que el número de electrones.
d. El número másico de un átomo es siempre igual o mayor que su número atómico.

7. El número atómico es:
a. El número de nucleones que tenga.

b. El número de protones que hay en el núcleo atómico, y que siempre coincide con el número de electrones de la corteza.
c. El número de electrones que hay en la corteza atómica.
d. El número de protones que hay en el núcleo atómico.

Información extraída del modulo de grado 8