Un átomo pesa poquito, porque es muy pequeñín.

Vamos a recordar una cosa:

  • Masa: Cantidad de materia. No depende de dónde está la materia, sino de cuánta materia hay.
  • Peso: Fuerza con la que la gravedad tira a esa materia. Depende de la gravedad que haya donde está la materia.

Entonces, un átomo no pesa lo mismo en la Tierra que en Júpiter.

Pero su masa sí es la misma esté donde está.

Entonces, la pregunta que queremos resolver primero es:

¿Cuál es la masa de un átomo?

Pues depende del átomo.

  • No tiene la misma masa un Perro Salchicha que un Husky, y los dos son perros.
  • No tiene la misma masa un átomo de hierro que un átomo de hidrógeno.

Porque la masa es la cantidad de materia, y hay más cantidad de materia en un átomo de hierro que en un átomo de hidrógeno.

Los átomos están formados por un núcleo que tiene protones y neutrones y una corteza con electrones bailando alrededor del núcleo.

Eso, es una cantidad de materia.

Y resulta que la cantidad de materia de los protones y los neutrones son muy parecidas.

Pero la de los electrones, en comparación, es más de mil veces más pequeña.

Luego la cantidad de materia o masa del átomo, es la suma de la masa de los protones, los neutrones y los electrones.

Unidad de masa atómica

Un átomo de hidrógeno, tiene una masa de 1,6735575 × 10-24 g

Eso es:

0,0000000000000000000000016735575 g

Poquito.

El gramo es una unidad de medida para las cosas de nuestro día a día, que son palpables, como las cucharadas de azúcar o las bolsitas de café.

Pero para andar midiendo la masa del átomo, el gramo no es la unidad más apropiada.

Surge pues, la unidad de masa atómica.

Hemos dicho que la cantidad de materia del átomo es la cantidad de protones, neutrones y electrones.

Vamos a suponer que ignoramos la masa de los electrones, porque es minúscula comparada con la masa de los neutrones y electrones.

Aparte, vamos a suponer que los neutrones y protones tienen la misma masa, porque sabemos que es parecida.

Para nosotros, es la misma.

Vale.

Entonces, podemos decir que los protones y neutrones son las pelotitas atómicas que hay dentro del átomo, y que la masa del átomo es la masa de todas esas pelotitas juntas.

Vale.

Pues la masa de esa pelotita, es el valor aproximado de una unidad de masa atómica.

Pero eso dicho así es casi un chiste.

Hemos aproximado cosas y despreciado otras, no podemos definir una unidad de medida así a ojo.

La cosa es un poco más concreta:

Ahora nos vamos a fijar en el átomo de Carbono

El carbono es el elemento de número atómico 6.

Tiene 6 protones.

Todos los átomos con 6 protones, son carbonos.

Los hay con 6, 7 y 8 neutrones.

Esos son los isótopos de carbono, variaciones del mismo átomo pero con distinto número de neutrones.

  • En la naturaleza, el 98.8% de carbonos, son el isótopo con 6 neutrones.
  • El 1% son el isótopo de 7 neutrones.
  • Y apenas el 0,01% son el isótopo de 8 neutrones.

Eso tiene sus implicaciones varias, pero nos vamos a quedar con el carbono normal, que es el que tiene sus 6 protones y 6 neutrones.

También se le conoce como carbono común o carbono-12, por eso de que tiene 12 pelotitas en su núcleo.

Vale.

Pues resulta que si cogemos y medimos la cantidad de masa de un carbono-12, y lo dividimos por 12, tenemos exactamente el valor definido como unidad de masa atómica.

Por eso, la definición de u.m.a es:

La doceava parte de la masa de un isótopo de carbono-12

Y eso no es ninguna locura, es simplemente para tener una referencia clara con la que medir.

Habíamos dicho que una u.m.a es más o menos la masa de una pelotita atómica (un neutrón o un protón), pero eso era aproximado, ahora tenemos la referencia suprema y definitiva.

Coger un átomo de carbono-12 de la calle, medir su masa y partirlo por 12.

Para situarte

El átomo de Hidrógeno es el que tiene un solo protón.

Hay varios isótopos de Hidrógeno:

  • Protio: 1 protón y ningún neutrón
  • Deuterio: 1 protón y 1 neutrón
  • Tritio: 1 protón y 2 neutrones

La masa atómica del protio (una sola pelotita atómica) es de 1,007825 u

Eso es un poco más de 1, con lo que ya vemos que el decir que una pelotita atómica es 1 unidad de masa atómica era solo una aproximación.

La masa atómica del deuterio (dos pelotitas atómicas) es de 2,01410178 u

Y si nos vamos a átomos con más pelotitas atómicas, por ejemplo el cobre, de número atómico 29, tenemos que sus dos isótopos más comunes son:

63Cu - aproximadamente el 69% del cobre en la Tierra, con sus 29 protones y 34 neutrones, tiene una masa de 62.9295975 u

65Cu - aproximadamente el 30.8% del cobre en la Tierra, con sus 29 protones y 36 neutrones, tiene una masa de 64.9277895 u

Observarás que la masa atómica de los átomos es muy aproximada a la suma de sus neutrones y protones.

Pero también te has dado cuenta que todos los átomos tienen varios isótopos.

Entonces, hablar de la masa atómica del cobre es incorrecto, porque depende de a qué cobre te estás refiriendo.

¿Al cobre con 34 neutrones o al cobre con 36 neutrones?

Para arreglar ese problemilla, se inventa lo que se conoce como masa atómica relativa.

Masa atómica relativa

Se cogen todos los isótopos del átomo, se mira cuál es su abundancia natural, y se calcula la media proporcional o ponderada.

En el caso del cobre, sería un 69% de 62.929575 u + un 30.8% de 64.9277895 u

En total:

0.69 x 62.929575 + 0.308 x 64.9277895 = 63.4191 u

Así de simple.

¿Y esto para qué sirve?

Sirve para medir la cantidad de átomos que tienes.

Pero a ver, para que te hagas una idea, en un vaso normalito de agua hay cientos de millones de átomos.

De hecho, en una sola gota de agua hay unos 5 mil trillones de átomos de hidrógeno y oxígeno mezclados.

Eso es un 5 seguido de 21 ceros.

5000000000000000000000 átomos en una gota de agua

Entonces, imagínate lo complicado que es andar contando en unidades de masa atómica, si en una sola gota de agua hay todos esos átomos.

Se puede hacer, pero es lioso.

¿Y para qué vamos a andarnos con líos pudiendo hacerlo más simple?

Te voy a enseñar una cosa que lo vas a flipar, y se llama mol.