regla de los números enteros

En química , la regla de los números enteros establece que las masas de los isótopos son múltiplos enteros de la masa del átomo de hidrógeno . ^{[ 1 ]} Esta regla es una versión modificada de la hipótesis de Prout, propuesta en 1815, que postula que los pesos atómicos son múltiplos del peso del átomo de hidrógeno. ^{[ 2 ]} También se la conoce como la regla de los números enteros de Aston ^{[ 3 ]} en honor a Francis W. Aston, quien recibió el Premio Nobel de Química en 1922 «por su descubrimiento, mediante su espectrógrafo de masas , de isótopos en un gran número de elementos no radiactivos y por su enunciado de la regla de los números enteros». ^{[ 4 ]}

La ley de las proporciones definidas fue formulada por Joseph Proust alrededor de 1800 ^{[ 5 ]} y establece que todas las muestras de un compuesto químico tendrán la misma composición elemental en masa. La teoría atómica de John Dalton amplió este concepto y explicó la materia como compuesta de átomos discretos, con un tipo de átomo para cada elemento combinados en proporciones fijas para formar compuestos. ^{[ 6 ]}

En 1815, William Prout informó sobre su observación de que las masas atómicas de los elementos eran múltiplos enteros de la masa atómica del hidrógeno . ^{[ 7 ] [ 8 ]} Luego, planteó la hipótesis de que el átomo de hidrógeno era el objeto fundamental y que los demás elementos eran una combinación de diferentes cantidades de átomos de hidrógeno. ^{[ 9 ]}

En 1920, Francis W. Aston demostró mediante el uso de un espectrómetro de masas que las aparentes desviaciones de la hipótesis de Prout se deben principalmente a la existencia de isótopos . ^{[ 10 ]} Por ejemplo, Aston descubrió que el neón tiene dos isótopos con masas muy cercanas a 20 y 22 según la regla de los números enteros, y propuso que el valor no entero 20,2 para el peso atómico del neón se debe a que el neón natural es una mezcla de aproximadamente 90 % neón-20 y 10 % neón-22). Una causa secundaria de las desviaciones es la energía de enlace o el defecto de masa de los isótopos individuales.

Durante la década de 1920, se creía que el núcleo atómico estaba compuesto de protones y electrones, lo que explicaría la discrepancia entre el número atómico de un átomo y su masa atómica . ^{[ 11 ] [ 12 ]} En 1932, James Chadwick descubrió una partícula sin carga con una masa aproximada a la del protón, a la que denominó neutrón . ^{[ 13 ]} El hecho de que el núcleo atómico esté compuesto de protones y neutrones fue rápidamente aceptado y Chadwick recibió el Premio Nobel de Física en 1935 por su descubrimiento. ^{[ 14 ]}

La versión moderna de la regla de los números enteros establece que la masa atómica de un isótopo elemental dado es aproximadamente igual al número másico (número de protones más neutrones) multiplicado por un dalton (masa aproximada de un protón, neutrón o átomo de hidrógeno-1). Esta regla predice la masa atómica de nucleidos e isótopos con un margen de error máximo del 1%, y la mayor parte de este error se explica por el déficit de masa causado por la energía de enlace nuclear .

• Harkins WD (1925). "La separación del cloro en isótopos (elementos isotópicos) y la regla de los números enteros para los pesos atómicos" . Proc . Natl. Acad. Sci. USA . 11 (10): 624– 8. Bibcode : 1925PNAS...11..624H . doi : 10.1073/pnas.11.10.624 . PMC 1086175. PMID 16587053 .  

• Discurso de entrega del Premio Nobel de 1922