El número másico (símbolo A , de la palabra alemana: Atomgewicht , "peso atómico"), [1] también llamado número de masa atómica o número de nucleón , es el número total de protones y neutrones (conocidos en conjunto 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 los protones y los neutrones son ambos 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 dado , 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 del elemento. Por ejemplo, el isótopo más común del carbono es el carbono-12 , o12
do
, que tiene 6 protones y 6 neutrones. El símbolo completo del isótopo también tendría el número atómico ( Z ) como subíndice a la izquierda del símbolo del elemento directamente debajo del número de masa:12
6do
. [3]
Los diferentes tipos de desintegración radiactiva se caracterizan por sus cambios en el número másico así como 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 una 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 otra parte, el carbono-14 se desintegra por desintegración beta , por la que 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 el nitrógeno-14 , con siete protones y siete neutrones:
La desintegración beta es posible porque las diferentes isóbaras [6] tienen diferencias de masa del orden de unas pocas masas electrónicas . Si es posible, un nucleido experimentará una desintegración beta en una isóbara adyacente con menor masa. En ausencia de otros modos de desintegración, una cascada de desintegraciones beta termina en la isóbara con la masa atómica más baja .
Otro tipo de desintegración radiactiva sin cambio en el número másico es la emisión de un rayo gamma desde un isómero nuclear o estado excitado metaestable de un núcleo atómico. Como todos los protones y neutrones permanecen en el núcleo sin cambios en este proceso, el número másico también permanece inalterado.
El número másico da 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 está usualmente dentro de 0,1 u del número másico. 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 de la masa isotópica real menos el número másico 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 sus partículas constituyentes (a saber, 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 (ponderada por abundancia) y la constante de masa atómica . [9] El peso atómico es una relación de masas , mientras que el número másico es un número contado (y, por lo tanto, un entero).
Este promedio ponderado puede ser bastante diferente de los valores casi enteros de las masas isotópicas individuales. Por ejemplo, hay dos isótopos principales del cloro : cloro-35 y cloro-37. En cualquier muestra de cloro que no haya sido sometida a separación de masas, habrá aproximadamente un 75 % de átomos de cloro que sean cloro-35 y solo un 25 % de átomos de cloro que sean cloro-37. Esto le da al cloro una masa atómica relativa de 35,5 (en realidad, 35,4527 g/ mol ).
Además, la masa media ponderada puede ser casi entera, pero al mismo tiempo no corresponder a la masa de ningún isótopo natural. Por ejemplo, el bromo tiene solo dos isótopos estables, 79Br y 81Br , presentes de forma natural en fracciones aproximadamente iguales, lo que lleva a que la masa atómica estándar del bromo sea cercana a 80 (79,904 g/mol), [10] aunque el isótopo 80Br con dicha masa sea inestable.