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Estructura atómica y molecular
1.5.
Isótopos
En 1921, la Real Academia Sueca de Ciencias concedió el premio Nobel de Química
a F. Soddy «por sus contribuciones a nuestro conocimiento de la química de sustan-
cias radiactivas y sus investigaciones sobre el origen y naturaleza de los
isótopos
».
Entre los años 1906 y 1913,
Frederick Soddy
(1877-1956) y otros científicos habían
comprobado cómo en ciertos procesos de desintegración radiactiva se originaban
átomos químicamente idénticos pero diferentes físicamente (tenían distinta masa).
Soddy señaló que esos átomos eran
isótopos
(que significa «mismo lugar»), es decir,
que se situaban en el mismo lugar en el sistema periódico.
Todos los investigadores, desde Dalton, habían creído que todos los átomos de un
mismo elemento eran iguales (véase la U
nidad
1). Sin embargo, los últimos expe
rimentos parecían contradecir aquel postulado.
Se llama
isótopos
a las distintas clases de átomos que forman un elemento. Los
isótopos tienen el mismo número atómico y distinto número másico es decir, se
diferencian en el número de neutrones.
A partir de este postulado, se puede mejorar la definición de
elemento
de Boyle
(«sustancia que no puede descomponerse en otras más sencillas»):
Un
elemento químico
es aquella sustancia pura formada por átomos que tienen
igual número atómico.
Francis William Aston
(1877-1945) continuó con las investigaciones sobre los
isótopos. En 1919, con un aparato de su invención, el espectrógrafo de masas, un
tubo de rayos catódicos convenientemente modificado (figura 4.3), consiguió medir
la masa y abundancia de 212 isótopos pertenecientes a distintos elementos.
Actualmente se sabe que la mayoría de los elementos se encuentran en forma de
mezclas isotópicas. Por ejemplo, el hidrógeno tiene tres isótopos:
1
H (protio),
2
H
(deuterio) y
3
H (tritio), cuya abundancia en el elemento hidrógeno es de 99,985 %,
0,015% y 0,0001%, respectivamente.
En la naturaleza, la mayoría de los elementos poseen dos o más isótopos que se
presentan siempre en unas proporciones fijas (tabla 4.2).
Actividades
2
Completa la tabla 4.3 e indica los posibles isótopos existentes.
Isótopos
Z
A
N.° de protones N.° de neutrones N.° de electrones
11
5
B
17
8
O
17
20
235
92
8
8
6
7
109
47
Ag
20
10
17 35
Tabla 4.3.
Elemento Isótopo
Abundancia
natural (%)
C
12
6
C
98,9
13
6
C
1,1
14
6
C
10
−
10
O
16
8
O
99,76
17
8
O
0,04
18
8
O
0,20
Al
27
13
Al
100,000
U
234
92
U
0,006
235
92
U
0,72
238
92
U
99,27
Ne
20
10
Ne
91
21
10
Ne
0,3
22
10
Ne
8,7
Tabla 4.2.
Ejemplos de isótopos.
Figura 4.3.
El espectrógrafo de masas,
también conocido como espectógrafo de
Aston, consta de un generador de iones, un
campo eléctrico que los acelera, un campo
magnético que los separa según su masa y
carga, y una placa fotográfica que muestra
la trayectoria seguida por cada uno de ellos.
Si los datos son tomados por un registro
eléctrico, el dispositivo recibe el nombre de
espectrómetro.
Generador de iones
Campo eléctrico
Campo magnético
