Número másico

El número másico (símbolo A , del alemán Atomgewicht , "peso atómico"), ^{[ 1 ]} también llamado número de masa atómica o número de nucleones , es el número total de protones y neutrones (conocidos conjuntamente como nucleones ) en un núcleo atómico . Es aproximadamente igual a la masa atómica (también conocida como isotópica ) del átomo expresada en daltons . Dado que tanto los protones como los neutrones son bariones , el número másico A es idéntico al número bariónico B del núcleo (y también del átomo o ion completo ). El número másico es diferente para cada isótopo de un elemento químico dado , y la diferencia entre el número másico y el número atómico Z da el número ^de neutrones ( N ) en el núcleo: N = A − Z. ^{[ 2} ] 

El número másico se escribe después del nombre del elemento o como superíndice a la izquierda del símbolo del elemento. Por ejemplo, el isótopo más común del carbono es el carbono-12 , o ¹²C , que tiene 6 protones y 6 neutrones. El símbolo isotópico completo también tendría el número atómico ( Z ) como subíndice a la izquierda del símbolo del elemento, directamente debajo del número másico ^{: 12} ₆ C. ^{[ 3} ]

Los distintos tipos de desintegración radiactiva se caracterizan por sus cambios en el número másico y el número atómico , según la ley de desplazamiento radiactivo de Fajans y Soddy . Por ejemplo, el uranio-238 generalmente se desintegra por desintegración alfa , donde el núcleo pierde dos neutrones y dos protones en forma de partícula alfa . Así, el número atómico y el número de neutrones disminuyen en 2 ( Z : 92 → 90, N : 146 → 144), de modo que el número másico disminuye en 4 ( A = 238 → 234); el resultado es un átomo de torio-234 y una partícula alfa ( ⁴ ₂ He ^2+).): ^{[ 4 ]}

Por otro lado, el carbono-14 se desintegra por desintegración beta , en la que un neutrón se transforma en un protón con la emisión de un electrón y un antineutrino . Así, el número atómico aumenta en 1 ( Z : 6 → 7) y el número másico permanece igual ( A = 14), mientras que el número de neutrones disminuye en 1 ( N : 8 → 7). ^{[ 5 ]} El átomo resultante es nitrógeno-14 , con siete protones y siete neutrones:

La desintegración beta es posible porque los diferentes isóbaros ^{[ 6 ]} tienen diferencias de masa del orden de unas pocas masas electrónicas . Si es posible, un nucleido sufrirá desintegración beta a un isóbaro adyacente con menor masa. En ausencia de otros modos de desintegración, una cascada de desintegraciones beta termina en el isóbaro con la menor masa atómica .

Otro tipo de desintegración radiactiva sin cambio en el número másico es la emisión de un rayo gamma desde un isómero nuclear o un estado excitado metaestable de un núcleo atómico. Dado que todos los protones y neutrones permanecen inalterados en el núcleo durante este proceso, el número másico también permanece inalterado.

El número másico proporciona una estimación de la masa isotópica medida en daltons (Da). Para ^{el 12C} , la masa isotópica es exactamente 12, ya que el dalton se define como 1/12 de la masa del ^12C . Para otros isótopos, la masa isotópica suele estar dentro de0,1  Da del número másico. Por ejemplo, ^{el 35} Cl (17 protones y 18 neutrones) tiene un número másico de 35 y una masa isotópica de34,968 85 . ^{[ 7 ]} La diferencia entre la masa isotópica real y el número másico de un átomo se conoce como exceso de masa , ^{[ 8 ]} que para ³⁵ Cl es –0,03115. El exceso de masa no debe confundirse con el defecto de masa , que es la diferencia entre la masa de un átomo y sus partículas constituyentes (es decir, protones , neutrones y electrones ).

Hay dos razones para el exceso de masa, ambas derivadas del hecho de que el dalton se basa en la coerción ^{de 12}C a 12 daltons:

1. La masa de un neutrón es1.008 664 916 06 (40)  Da ^{‍ [9 ]} , que es mayor que el de un protón,1,007 276 466 5789 (83)  Da ^{‍ [10 ]} . El dalton ignora esto al asumir proporciones iguales de cada uno (la razón por la que tanto los protones como los neutrones superan en masa a 1 Da se explica más adelante), por lo que inherentemente pierde precisión a medida que el equilibrio entre protones se desplaza en cualquier dirección, como ¹H (0 neutrones) o ²³⁸U (con una cantidad significativamente mayor de neutrones que de protones).
2. La energía de enlace nuclear varía entre los núcleos. Un núcleo con mayor energía de enlace tiene una energía total menor y, por lo tanto ^, una masa menor según la relación de equivalencia masa-energía de Einstein E = mc² . El dalton asume ¹²Energía de enlace de C92 161 .753 ± 0.014 keV  , por lo que con más energía, como ⁶²ni 's545 262 .286 ± 0.434 keV  , caídas de masa reales y con menos energía, como ¹H es 0, sube.

El número másico tampoco debe confundirse con el peso atómico estándar (también llamado peso atómico ) de un elemento, que es la relación entre la masa atómica promedio de los diferentes isótopos de ese elemento (ponderada por abundancia) y la constante de masa atómica . ^{[ 11 ]} El peso atómico es una relación de masas , mientras que el número másico es un número contado (y por lo tanto un número entero).

Este promedio ponderado puede ser bastante diferente de los valores casi enteros para las masas isotópicas individuales. Por ejemplo, hay dos isótopos principales de cloro : cloro-35 y cloro-37. En cualquier muestra dada de cloro que no haya sido sometida a separación de masas, habrá aproximadamente un 75% de átomos de cloro que son cloro-35 y solo un 25% de átomos de cloro que son cloro-37. Esto le da al cloro una masa atómica relativa de 35,5 (en realidad35,4527  g/ mol ).

Además, la masa promedio ponderada puede ser cercana a un número entero, pero al mismo tiempo no corresponder a la masa de ningún isótopo natural. Por ejemplo, el bromo tiene solo dos isótopos estables, ^79Br y ^81Br , presentes de forma natural en fracciones aproximadamente iguales, lo que lleva a que la masa atómica estándar del bromo sea cercana a 80 (79,904 g/mol), [ ^{12 ] aunque} el isótopo ^80Br con esa masa sea inestable.

• Bishop, Mark. «La estructura de la materia y los elementos químicos (cap. 3)» . Introducción a la química . Chiral Publishing. pág.  93. ISBN 978-0-9778105-4-3. Consultado el 8 de julio de 2008 .