El número atómico indica el número total de protones del núcleo de un determinado átomo. Se representa con la letra Z y se coloca como subíndice a la izquierda del símbolo del elemento.
Los átomos están compuestos por un núcleo (formado por protones y neutrones) y por una corteza formada por electrones. Los protones tienen carga positiva, los neutrones son eléctricamente neutros. Por lo tanto, el núcleo atómico siempre tiene carga positiva. Por otro lado, los electrones tienen carga negativa.
Un átomo en su estado natural es neutro y tiene el mismo número de electrones y protones.
La búsqueda de nuevos elementos normalmente se realiza usando este concepto. La síntesis de nuevos elementos se logra bombardeando átomos de elementos pesados con iones. De esta forma se consigue que la suma de los números atómicos de los elementos e iónicos es igual al número atómico del elemento que se está creando.
En general, la vida media de un átomo se acorta a medida que aumenta el número de protones.
Importancia del número atómico en la tabla periódica
La ubicación de los elementos químicos en la tabla periódica depende del número atómico.
La tabla periódica está organizada en filas horizontales llamadas periodos y columnas verticales llamadas grupos. En ella, los elementos están dispuestos en orden creciente de número protones en el núcleo del átomo.
Esto significa que a medida que avanzas de izquierda a derecha en un periodo, el número atómico de los elementos aumenta en una unidad. Por ejemplo, en el periodo 2, el litio tiene un número atómico de 3, el berilio tiene un número atómico de 4 y el carbono tiene un número atómico de 6.
La disposición de los elementos en la tabla periódica en función de su número atómico también permite identificar tendencias periódicas en las propiedades físicas y químicas. A medida que avanzas de arriba hacia abajo en un grupo, los elementos tienden a mostrar un aumento gradual en su tamaño atómico y radio iónico, así como una disminución en su electronegatividad.
Ejemplos de números atómicos
A continuación mostramos una tabla con algunos ejemplos de números atómicos:
|
Elemento |
Número Atómico |
|
Hidrógeno |
1 |
|
Carbono |
6 |
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Oxígeno |
8 |
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Aluminio |
13 |
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Cloro |
17 |
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Potasio |
19 |
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Hierro |
26 |
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Cobre |
29 |
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Azufre |
16 |
|
Sodio |
11 |
|
Oro |
79 |
Isótopos y diferencia con el número másico
Los isótopos son los elementos químicos que tienen el mismo número de protones (Z) pero distinto número de neutrones (N). Las propiedades químicas de los isótopos son muy distintas, en algunos casos.
El número másico (A) de un átomo es la suma del número atómico (Z) y del número de neutrones (N).
¿Para qué sirve el número atómico?
El número atómico tiene diversas aplicaciones en la ciencia y la tecnología.
A continuación, analizamos algunas características de los átomos relacionadas con el número atómico y cómo se utilizan en la física y la química:
Relación con las propiedades químicas
A medida que aumenta la cantidad de protones en el núcleo atómico, influye en la forma en que los átomos interactúan con otros elementos y compuestos.
Por ejemplo, los elementos del grupo 1 de la tabla periódica, como el hidrógeno y el litio, tienen un solo electrón en su capa externa, lo que los hace altamente reactivos y propensos a formar compuestos iónicos.
Configuración electrónica
El número atómico también es esencial para determinar la configuración electrónica de un átomo, es decir, la distribución de electrones en sus diferentes niveles y subniveles de energía.
A medida que se aumenta el número de protones, se agregan electrones a niveles y subniveles de energía más altos. Esta acumulación de electrones genera patrones y tendencias periódicas en las propiedades atómicas y moleculares.
Identificación de isótopos
El número atómico también nos permite identificar diferentes isótopos de un mismo elemento que tienen masas atómicas diferentes. Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número de protones pero difieren en el número de neutrones en el núcleo.
Por ejemplo, el carbono-12 y el carbono-14 son isótopos del carbono. Aunque el número de neutrones puede variar, el número atómico del carbono siempre es 6, lo que lo distingue de otros elementos.
Datación radiométrica
La datación radiométrica es una técnica utilizada en geología y arqueología para determinar la edad de muestras basándose en la desintegración de isótopos radiactivos.
Al conocer el número atómico de un elemento, se puede identificar su isótopo radiactivo correspondiente. Posteriormente, mediante la medición de la proporción entre el isótopo radiactivo y sus productos de desintegración, se puede calcular la edad de la muestra.
Investigación y desarrollo científico
El conocimiento del número atómico es esencial en la investigación científica, especialmente en áreas como la física de partículas, la química nuclear y la síntesis de nuevos materiales.
Al comprender el número atómico de los elementos, los científicos pueden estudiar y manipular las propiedades y comportamientos de los átomos y moléculas para crear nuevos materiales con características específicas.
Evolución histórica del número atómico
En un primer momento, el número atómico era la posición en la que quedaba un elemento químico cuando se ordenaron por orden creciente según sus masas atómicas.
En 1913, Johannes H. van den Broek, descubrió que el número de cargas elementales del núcleo atómico era igual al número atómico. Más adelante, Niels Bohr adoptó este descubrimiento para desarrollar su teoría cuántica sobre la estructura de los átomos y el origen de los espectros y que reflejó en el conocido modelo atómico de Bohr.