Si has escuchado hablar del átomo, sabes que está compuesto por un núcleo muy masivo rodeado de una nube de electrones. De hecho, probablemente alguna vez hayas visto un dibujo de un átomo, con una bola en el centro y electrones orbitando a su alrededor. Aunque esta imagen no es del todo realista, nos permite tener una idea en la cabeza acerca de cómo son los átomos.
Esta especie de bola que mencionábamos es el núcleo, que está formado por protones y neutrones. Para caracterizar un átomo, utilizamos la cantidad total de neutrones que se encuentran en su núcleo, la cual lleva el nombre de número neutrónico o número de neutrones. Pero para estudiar esta cantidad tan importante, primero debemos comprender qué es un neutrón. ¡Veamos!
¿Qué es un neutrón?
Un neutrón es una partícula situada en el centro de un átomo, junto a los protones.
- Tanto los neutrones como los protones se conocen también como nucleones.
- Los neutrones tienen una carga neutra y son uno de los dos tipos de partículas que aportan una mayor cantidad de masa a un átomo.
A continuación, podrás ver las características de los neutrones:
| Partícula | Masa en kilogramos | Carga eléctrica en coulombs | Ubicación |
| Neutrón | \(1,67\cdot 10^{-27}\) | 0 | Núcleo |
Tabla 1: Características de los neutrones.
Los neutrones y la masa del átomo
Los neutrones son uno de los dos tipos de partículas que constituyen la mayor parte de la masa del átomo, junto a los protones. Esto significa que cuantos más neutrones tenga un átomo, más pesado será. Los neutrones tienen una masa \(1836,15\) veces mayor que la de un electrón y son un poco más pesados que los protones. Es por esto que solo consideramos las partículas dentro del núcleo cuando hablamos de la masa del átomo.
Los neutrones y la carga del átomo
Los neutrones tienen una carga eléctrica neutra. Por ello, cuando un átomo tiene un exceso de neutrones, no cambia su naturaleza eléctrica.
Los neutrones y la carga relativa del átomo
Cuando se piensa en las cargas atómicas, es útil trabajar con el concepto de carga relativa. Cuando hablamos de carga relativa nos referimos a la carga de una partícula en función de otra, en este caso del electrón. En el caso del neutrón, la carga eléctrica relativa es \(\mathbf{0}\).
Neutrones e isótopos
Un átomo con falta o exceso de neutrones se llama isótopo. Algunos isótopos se rompen al cabo de un tiempo, lo que produce una radiación en forma de partículas como fotones, partículas beta y otras. Puede haber muchos isótopos para un mismo elemento atómico.
Fig. 1: Los isótopos de hidrógeno tienen diferente número de neutrones en el núcleo.
De izquierda a derecha: sin neutrones, un neutrón y dos neutrones
¿Qué es el número de neutrones?
El número de neutrones es el número total de neutrones en el núcleo.
Las propiedades de los átomos de cada elemento están determinadas por el número de protones y el número de neutrones que hay en el núcleo. Si el número de neutrones es mayor que el número de protones, el átomo tiene un exceso de neutrones.
Por ejemplo, en los reactores de fisión nuclear utilizan el número de neutrones para saber qué elementos se pueden dividir.
El símbolo para el número de neutrones es \( \textbf{N}\) y los átomos que tengan el mismo número de neutrones se conocen como nucleidos.
Fig. 2: El número de neutrones se puede calcular si conocemos el número atómico y el número másico de un elemento. Estos números se pueden identificar rápidamente con la notación de nucleidos.
¿Cómo calcular el número de neutrones?
El número de neutrones se puede calcular si conoces el número atómico y el número másico del elemento. Estos números se pueden encontrar en la tabla periódica.
Fig. 3: El número de neutrones, el número atómico y el número másico de cada elemento nos permiten organizar la tabla periódica.
Normalmente, el número másico se encuentra la esquina superior izquierda, mientras que el número atómico se da en la esquina inferior izquierda; como en este ejemplo del hierro-56:
\[ ^{56}_{26}Fe\]
Pero, ¿qué significan estos números? Veamos sus definiciones.
Número atómico
El número atómico es el número total de protones que tiene cada átomo de un elemento.
Cada uno de los elementos que encontramos en la tabla periódica están formados por átomos con diferente número de protones. Al número de protones se denomina número atómico y usamos el símbolo \(\textbf{Z} \) para identificarlo. El número atómico se encarga de definir la configuración electrónica del átomo y permite tener los elementos químicos ordenados en la tabla periódica que todos conocemos.
Número másico
El número másico es la suma de los protones y los neutrones, y se denota con la letra \( \textbf{A}\).
Este número representa la cantidad de partículas que un átomo tiene en el núcleo. Como ya vimos, existe una relación entre el número de neutrones, el número atómico y el número másico.
\[\textbf{A}=\textbf{Z}+\textbf{N} \]
El número atómico es el mismo para todos los átomos de un elemento, pero el número másico nos da la información que se necesita para clasificar a los diferentes isótopos de este.
Por ejemplo, si el número másico de un átomo de hidrógeno es igual a \( 3\), sabemos que se trata del isótopo tritio.
Es importante no confundir el número másico con la unidad masa atómica. La unidad masa atómica se calcula a partir del átomo de carbono-12, siendo cada unidad de masa atómica \(\mathrm{uma}\) un \(1/12 \) de su masa.
Cálculo del número de neutrones
Para calcular el número de neutrones, podemos utilizar la notación de los nucleidos vista anteriormente, como se muestra a continuación:
\[\text{Número de neutrones}=\text{Número másico}-\text{Número atómico}\]
También, podemos expresarlo usando los símbolos de cada número.
\[\textbf{N}=\textbf{A}-\textbf{Z} \]
Fig. 4: El tritio es un isótopo del hidrógeno. Está compuesto por tres partículas en el núcleo: un protón y dos neutrones.
Calcula el número de neutrones del hierro.
Solución:
Utiliza la fórmula para calcular el número de neutrones:
\[\textbf{N}= \textbf{A}-\textbf{Z} \]
- donde, \( \textbf{A}\) es el número másico y \( \textbf{Z}\) es el número atómico.
En este caso, el número másico del hierro es igual a \(56\) y el número atómico es \( 26\).
Sustituyendo en la fórmula, obtenemos:
\[ \textbf{N} = 56 - 26 = 30\]
Esto quiere decir que hay \(30\) neutrones en el núcleo del hierro.
Número neutrónico - Puntos clave
- El número de neutrones indica cuántos neutrones hay en total en el átomo de un elemento.
- El número atómico indica el número de protones en el núcleo de un átomo.
- Los neutrones son una de las dos partículas que añaden una cantidad significativa de masa a un átomo.
- Los neutrones son casi \(1836,15\) veces más pesados que los electrones.
- Los neutrones y los protones tienen masas similares.
- Los neutrones tienen una carga neutra y solo añaden masa a un átomo.
- El número de neutrones \(\textbf{N}\) de un átomo se puede calcular con su número másico \(\textbf{A}\) y su número atómico \(\textbf{Z}\): \[\textbf{N}= \textbf{A}-\textbf{Z} \]
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