¿Por qué todos los isótopos de un elemento tienen propiedades químicas similares?

Las unidades fundamentales de construcción de la materia son los átomos y las moléculas. La existencia de muchos tipos de materia se debe a los diversos átomos que las contienen. El átomo ya no se consideraba una unidad simple e indivisible en 1900. Sin embargo, contenía al menos una partícula subatómica, el electrón. JJ Thomson fue quien lo descubrió. E Goldstein descubrió la presencia de electrones en 1886. Un electrón generalmente se denota con la letra e ^– , mientras que un protón se denota con la letra p ⁺ .

El número de protones que tiene un elemento químico en su núcleo se llama número atómico. Por ejemplo, el número atómico del hidrógeno es 1. El número total de protones y neutrones en un átomo se denomina número de masa. Por ejemplo, el número de masa de carbono es 12 (6 protones y 6 neutrones).

¿Qué son los isótopos?

Isótopo es una variante de un elemento donde tiene igual número de protones pero diferente número de neutrones del átomo por lo que los isótopos tienen masas diferentes. Los elementos con números atómicos impares como el hidrógeno, el litio, el sodio o el nitrógeno tienen uno o dos isótopos estables. Es más probable que los elementos con número atómico par, como el azufre o el oxígeno, tengan al menos 3 isótopos estables. Las excepciones aquí son el carbono, el helio y el berilio.

Propiedades de los isótopos:

1. Propiedades químicas: Las propiedades químicas son casi idénticas ya que diferentes isótopos muestran comportamientos químicos casi idénticos.
2. Propiedades físicas: las propiedades físicas como la masa, el punto de fusión o ebullición, la densidad y el punto de congelación son diferentes y dependen de la masa de cada isótopo.
3. Los isótopos son estables o radiactivos.
4. Los isótopos radiactivos se denominan radioisótopos o radionúclidos.
5. Los isótopos que no se desintegran radiactivamente se denominan isótopos estables o nucleidos estables.

Isótopos de Hidrógeno y Carbono

El hidrógeno tiene tres isótopos estables llamados protio, deuterio y tritio . Los tres tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones. El deuterio tiene un neutrón y el tritio tiene dos. El protio tiene cero neutrones, mientras que el deuterio tiene uno y el tritio tiene dos.

El carbono tiene tres isótopos, a saber , carbono-12 (isótopo estable), carbono-13 y carbono-14 (isótopo radiactivo) , donde 12, 13 y 14 son las masas atómicas de los isótopos.

Isótopos y Nucleidos

Un nucleido es una especie de átomo con un número específico de protones y neutrones en el núcleo. Por ejemplo, carbono-13 con 6 protones y 7 neutrones. Las cualidades nucleares se priorizan sobre las propiedades químicas en la idea de nucleido. Los isótopos químicos tienen prioridad sobre los isótopos nucleares en la idea de isótopos. Incluso para los elementos más ligeros, generalmente tiene un impacto menor, aunque puede ser significativo en algunos casos.

Todos los isótopos de un elemento tienen propiedades químicas idénticas

Todos los Isótopos de un elemento tienen propiedades químicas idénticas porque tienen el mismo número de electrones que un átomo de ese elemento pero tienen diferente número de neutrones. El diferente número de neutrones afecta el número de masa. El número de masa determina las propiedades físicas, mientras que el número atómico determina las propiedades químicas. Por lo tanto, los isótopos tienen propiedades químicas similares pero propiedades físicas diferentes.

Los radioisótopos, los radionucleidos y los nucleidos radiactivos son términos utilizados para describir los isótopos radiactivos. Existe al menos un isótopo radiactivo para cada elemento químico. El hidrógeno, por ejemplo, tiene tres isótopos con números de masa 1, 2 y 3, siendo el tritio radiactivo y los otros dos estables. Hay alrededor de 1000 isótopos radiactivos de los elementos conocidos, de los cuales 50 se producen de forma natural y el resto se crea artificialmente como productos directos de procesos nucleares o como descendientes radiactivos de estos productos. La vida media de una sustancia es el tiempo que tarda su radiactividad en disminuir a la mitad de su valor original.

Aplicaciones de los isótopos

1. Campo médico: el cobalto-60 es una fuente de radiación utilizada en medicina para retrasar la progresión del cáncer. Otros isótopos radiactivos se emplean como trazadores en la investigación metabólica y con fines de diagnóstico. En una prueba de aliento, se utiliza carbono-14 para detectar la bacteria Helicobacter pylori que causa úlceras.
2. Industria: Los isótopos radiactivos se emplean en la industria para medir el espesor de láminas de metal o plástico, y la fuerza de las radiaciones que penetran en la sustancia que se investiga indica el espesor exacto. También se pueden utilizar como pequeñas fuentes de energía eléctrica. El plutonio-238 en naves espaciales es un ejemplo.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: Defina número másico y número atómico.

Responder:

El número de protones que tiene un elemento químico en su núcleo se llama número atómico. Por ejemplo, el número atómico del hidrógeno es 1. El número total de protones y neutrones en un átomo se denomina número de masa. Por ejemplo, el número de masa de carbono es 12 (6 protones y 6 neutrones).

Pregunta 2: ¿Qué son los isótopos y las isobaras?

Responder:

El isótopo es una variante de un elemento donde la variante tendrá el mismo número de protones pero diferirá en el número de neutrones del átomo. Los isóbaros son átomos que tienen el mismo número de nucleones. Las isobaras de diferentes elementos químicos tienen diferente número atómico pero tienen el mismo número másico.

Pregunta 3: ¿Cuáles son los isótopos de hidrógeno y carbono? 

Responder:

El hidrógeno tiene tres isótopos estables llamados protio, deuterio y tritio. Los tres tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones. El deuterio tiene un neutrón y el tritio tiene dos. El protio tiene cero neutrones, mientras que el deuterio tiene uno y el tritio tiene dos.

El carbono tiene tres isótopos, a saber, carbono-12 (isótopo estable), carbono-13 y carbono-14 (isótopo radiactivo), donde 12, 13 y 14 son las masas atómicas de los isótopos.

Pregunta 4: ¿Cuáles son las propiedades químicas y físicas de los isótopos? 

Responder:

Las propiedades químicas de los isótopos de un elemento dado son casi idénticas ya que diferentes isótopos muestran comportamientos químicos casi idénticos. Las propiedades físicas de un isótopo como la masa, el punto de fusión o ebullición, la densidad y el punto de congelación son diferentes y dependen de la masa de cada isótopo.

Pregunta 5: ¿Por qué todos los isótopos de un elemento tienen propiedades químicas idénticas?

Responder:

Todos los isótopos de un elemento tienen propiedades químicas idénticas. La razón de esto es que los isótopos de un elemento tienen la misma cantidad de electrones que un átomo de ese elemento, pero tienen una cantidad diferente de neutrones, lo que afecta el número de masa. El número de masa determina las propiedades físicas, mientras que el número atómico determina las propiedades químicas. Por lo tanto, los isótopos tienen propiedades químicas similares pero propiedades físicas diferentes.