El número de masa (símbolo A , de la palabra alemana: Atomgewicht , "peso atómico"), [1] también llamado número de masa atómica o número de nucleones , es el número total de protones y neutrones (conocidos juntos como nucleones ) en un núcleo atómico. . Es aproximadamente igual a la masa atómica (también conocida como isotópica ) del átomo expresada en unidades de masa atómica . Dado que tanto los protones como los neutrones son bariones , el número másico A es idéntico al número bariónico B del núcleo (y también del átomo o ion completo ). El número másico es diferente para cada isótopo de un elemento químico determinado, y la diferencia entre el número másico y el número atómico Z da el número de neutrones ( N ) en el núcleo: N = A − Z. [2]
El número de masa se escribe después del nombre del elemento o como un superíndice a la izquierda del símbolo de un elemento. Por ejemplo, el isótopo de carbono más común es el carbono-12 , o12
C
, que tiene 6 protones y 6 neutrones. El símbolo del isótopo completo también tendría el número atómico ( Z ) como subíndice a la izquierda del símbolo del elemento directamente debajo del número de masa:12
6C
. [3]
Los diferentes tipos de desintegración radiactiva se caracterizan por sus cambios en el número másico y en el número atómico , según la ley de desplazamiento radiactivo de Fajans y Soddy . Por ejemplo, el uranio-238 suele desintegrarse por desintegración alfa , donde el núcleo pierde dos neutrones y dos protones en forma de partícula alfa . Así, el número atómico y el número de neutrones disminuyen cada uno en 2 ( Z : 92 → 90, N : 146 → 144), de modo que el número másico disminuye en 4 ( A = 238 → 234); el resultado es un átomo de torio-234 y una partícula alfa (4
2Él2+
): [4]
Por otro lado, el carbono-14 se desintegra mediante desintegración beta , mediante la cual un neutrón se transmuta en un protón con la emisión de un electrón y un antineutrino . Así, el número atómico aumenta en 1 ( Z : 6 → 7) y el número másico permanece igual ( A = 14), mientras que el número de neutrones disminuye en 1 ( N : 8 → 7). [5] El átomo resultante es nitrógeno-14 , con siete protones y siete neutrones:
La desintegración beta es posible porque diferentes isobaras [6] tienen diferencias de masa del orden de unas pocas masas de electrones . Si es posible, un nucleido sufrirá desintegración beta a una isobara adyacente con menor masa. En ausencia de otros modos de desintegración, una cascada de desintegraciones beta termina en la isobara con la masa atómica más baja .
Otro tipo de desintegración radiactiva sin cambio en el número de masa es la emisión de un rayo gamma desde un isómero nuclear o estado excitado metaestable de un núcleo atómico. Dado que en este proceso todos los protones y neutrones permanecen sin cambios en el núcleo, el número másico tampoco cambia.
El número de masa proporciona una estimación de la masa isotópica medida en unidades de masa atómica (u). Para 12 C, la masa isotópica es exactamente 12, ya que la unidad de masa atómica se define como 1/12 de la masa de 12 C. Para otros isótopos, la masa isotópica suele estar dentro de 0,1 u del número de masa. Por ejemplo, 35 Cl (17 protones y 18 neutrones) tiene un número másico de 35 y una masa isotópica de 34,96885. [7] La diferencia entre la masa isotópica real menos el número de masa de un átomo se conoce como exceso de masa , [8] que para 35 Cl es –0,03115. El exceso de masa no debe confundirse con el defecto de masa , que es la diferencia entre la masa de un átomo y las partículas que lo constituyen (es decir, protones , neutrones y electrones ).
Hay dos razones para el exceso de masa:
El número másico tampoco debe confundirse con el peso atómico estándar (también llamado peso atómico ) de un elemento, que es la relación entre la masa atómica promedio de los diferentes isótopos de ese elemento (ponderados por la abundancia) y la constante de masa atómica . [9] El peso atómico es una relación de masa , mientras que el número de masa es un número contado (y por lo tanto un número entero).
Este promedio ponderado puede ser bastante diferente de los valores casi enteros de masas isotópicas individuales. Por ejemplo, hay dos isótopos principales del cloro : cloro-35 y cloro-37. En cualquier muestra dada de cloro que no haya sido sometida a separación de masas, habrá aproximadamente un 75% de átomos de cloro que serán cloro-35 y sólo un 25% de átomos de cloro que serán cloro-37. Esto le da al cloro una masa atómica relativa de 35,5 (en realidad 35,4527 g/ mol ).
Además, la masa promedio ponderada puede ser casi entera, pero al mismo tiempo no corresponde a la masa de ningún isótopo natural. Por ejemplo, el bromo tiene sólo dos isótopos estables, 79 Br y 81 Br, presentes naturalmente en fracciones aproximadamente iguales, lo que lleva a que la masa atómica estándar del bromo sea cercana a 80 (79,904 g/mol), [10] a pesar de que el isótopo 80 Br con tal masa es inestable.