Número atómico, masa atómica, familias y propiedades periódicas de los elementos
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La tabla periódica no solo ordena los elementos: permite predecir cómo se comportan. Con el número atómico sabes cuántas partículas tiene un átomo, y por su lugar en la tabla puedes saber si es grande o pequeño, si pierde o gana electrones con facilidad y con qué elementos reaccionará.
En tu libro: este tema está en las páginas 255 a 262 de Saberes y pensamiento científico. Tercer grado (SEP).
Número atómico y número de masa
- El número atómico () es el número de protones del núcleo. Identifica al elemento: todo átomo con 6 protones es carbono. En un átomo neutro también es el número de electrones.
- El número de masa () es la suma de protones y neutrones:
donde es el número de neutrones.
- La masa atómica que aparece en la tabla (por ejemplo, 12.011 para el carbono) se mide en unidades de masa atómica (u). No es un número entero porque es el promedio de las masas de los distintos isótopos del elemento (átomos con el mismo número de protones pero distinto número de neutrones). Para un átomo concreto, su masa en u es casi igual a su número de masa.
Nota: el libro dice que la masa atómica es «la masa real de los protones y neutrones»; esa definición corresponde más bien al número de masa.
Ejemplo resuelto
¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene un átomo de hierro-56 (Fe, )?
- Protones: .
- Electrones (átomo neutro): 26.
- Neutrones: .
| Elemento | Símbolo | Masa atómica (u) | Dónde se encuentra | |
|---|---|---|---|---|
| Hidrógeno | H | 1 | 1.008 | Agua, materia orgánica |
| Carbono | C | 6 | 12.011 | Carbón, grafito, diamante |
| Oxígeno | O | 8 | 15.999 | Aire y agua |
| Silicio | Si | 14 | 28.085 | Arena, vidrio, rocas |
| Cloro | Cl | 17 | 35.45 | Desinfectantes (hipoclorito de sodio) |
| Hierro | Fe | 26 | 55.845 | Herramientas, varillas, hemoglobina de la sangre |
| Plata | Ag | 47 | 107.87 | Joyas |
| Oro | Au | 79 | 196.97 | Joyas, contactos electrónicos |
Familias y periodos
Los elementos de un mismo grupo o familia (columna) tienen el mismo número de electrones de valencia, y por eso propiedades parecidas.
| Familia | Electrones de valencia | Características |
|---|---|---|
| Grupo 1: metales alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr; el H no es alcalino) | 1 | Blandos (se cortan con cuchillo), poco densos, puntos de fusión bajos (el cesio se funde en la mano). Muy reactivos: pierden su electrón con facilidad y reaccionan violentamente con el agua. En la naturaleza están como sales, como el |
| Grupo 2: metales alcalinotérreos (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) | 2 | Más duros y densos que los alcalinos, con puntos de fusión más altos. Medianamente reactivos: pierden dos electrones. Ejemplo: el carbonato de calcio, |
| Grupo 17: halógenos (F, Cl, Br, I, At) | 7 | Muy reactivos: les falta un electrón y lo toman de otros átomos. Forman moléculas de dos átomos (, , , ). Flúor y cloro son gases, bromo líquido, yodo y astato sólidos. Usos: flúor en pastas dentales, cloro en desinfectantes, yodo como antiséptico |
| Grupo 18: gases nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) | 8 (el helio, 2) | Tienen su capa de valencia completa: casi no reaccionan. Incoloros e inodoros. Helio en globos, neón en anuncios luminosos |
(En el libro, el símbolo del astato aparece como «As», que es el arsénico; el astato es At).
Propiedades periódicas
Hay propiedades que cambian de manera regular en la tabla:
| Propiedad | Qué es | En un grupo (hacia abajo) | En un periodo (hacia la derecha) |
|---|---|---|---|
| Radio atómico | Tamaño del átomo: la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos iguales unidos | Aumenta (hay más capas de electrones) | Disminuye (el núcleo, con más protones, atrae más a los electrones) |
| Energía de ionización | Energía necesaria para quitarle un electrón a un átomo en estado gaseoso | Disminuye (los electrones externos están más lejos) | Aumenta |
| Electronegatividad | Capacidad de un átomo para atraer los electrones de un enlace | Disminuye | Aumenta |
Algunos valores del libro: el radio atómico del litio es 1.52 Å (ångströms; m), el del sodio 1.86 Å y el del potasio 2.27 Å, cada vez mayor al bajar en el grupo 1. El flúor es el elemento más electronegativo (4.0 en la escala de Pauling) y el cesio y el francio de los menos (0.7).
En resumen: los metales (a la izquierda) son grandes, pierden electrones con facilidad y tienen electronegatividad baja; los no metales (a la derecha) son pequeños y atraen electrones con fuerza.
Comprueba lo aprendido
1. Un átomo de sodio tiene Z = 11 y A = 23. ¿Cuántos protones, electrones y neutrones tiene?
11 protones, 11 electrones y neutrones.
2. ¿Por qué los elementos de una misma familia se parecen?
Porque tienen el mismo número de electrones de valencia, que son los que participan en las reacciones.
3. ¿Qué átomo es más grande, el de litio o el de potasio? ¿Por qué?
El de potasio: está más abajo en el mismo grupo y tiene más capas de electrones.
Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:
Ejercicios del átomo, la tabla periódica y el enlace
Temas relacionados: historia de la tabla periódica y diagramas de Lewis en el curso de Saberes y pensamiento científico 3. Para profundizar, revisa propiedades periódicas en el curso de química de preparatoria.
Referencias
- Secretaría de Educación Pública (2024). Colección Nanahuatzin. Saberes y pensamiento científico. Tercer grado. SEP, pp. 255-262.
- Chang, R. y Overby, J. (2017). Química. McGraw Hill.
- International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Periodic Table of Elements. iupac.org.
