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Introducción
Toda la materia está formada por átomos. Aunque son muchísimo más pequeños de lo que podemos ver, sabemos cómo están construidos: tienen un núcleo con protones y neutrones y, a su alrededor, una corteza con electrones. En esta lección aprenderás a identificar un átomo con dos números, el número atómico y el número másico, y descubrirás qué son los isótopos.
Explicación
Un átomo tiene dos zonas:
Núcleo: en el centro. Contiene los protones (carga positiva) y los neutrones (sin carga). Casi toda la masa del átomo está en el núcleo.
Corteza: alrededor del núcleo. En ella se mueven los electrones (carga negativa), cuya masa es unas 1 836 veces menor que la de un protón.
El número atómico (Z) es el número de protones del núcleo. Es el «DNI» del elemento: todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo Z. Por ejemplo, todos los átomos de carbono tienen 6 protones y todos los de oxígeno, 8. En un átomo neutro, el número de electrones es igual al de protones.
El número másico (A) es la suma de protones y neutrones: A = Z + N. Por tanto, el número de neutrones es N = A − Z.
Un átomo se representa con el símbolo del elemento, el número másico arriba a la izquierda y el número atómico abajo a la izquierda. También se puede escribir con el nombre seguido de A: por ejemplo, sodio-23 (Z = 11, A = 23).
Los isótopos son átomos del mismo elemento (igual Z, igual número de protones) con distinto número de neutrones y, por tanto, distinto A. Por ejemplo:
El hidrógeno tiene tres isótopos: protio (A = 1, sin neutrones), deuterio (A = 2, un neutrón) y tritio (A = 3, dos neutrones).
El carbono-12 y el carbono-14 tienen 6 protones; el primero tiene 6 neutrones y el segundo, 8. El carbono-14 se usa para datar restos arqueológicos.
Los isótopos de un elemento tienen las mismas propiedades químicas, porque tienen los mismos electrones, pero distinta masa. Por eso la masa atómica que aparece en la tabla periódica es una media ponderada de las masas de sus isótopos según su abundancia.
Si un átomo gana o pierde electrones se convierte en un ion: si pierde electrones queda con carga positiva (catión) y si los gana, con carga negativa (anión). El número de protones nunca cambia.
Ejemplo
Ejemplo 1. Un átomo neutro de sodio tiene Z = 11 y A = 23. ¿Cuántas partículas de cada tipo tiene?
Protones = Z = 11. Electrones = 11 (átomo neutro). Neutrones = A − Z = 23 − 11 = 12.
Ejemplo 2. El cloro tiene dos isótopos: cloro-35 (abundancia del 75 %) y cloro-37 (abundancia del 25 %). Calcula su masa atómica media.
Masa media = 35 · 0,75 + 37 · 0,25 = 26,25 + 9,25 = 35,5 u. Por eso en la tabla periódica la masa del cloro es 35,5 y no un número entero.
Ejercicios
Un átomo de hierro tiene número atómico Z = 26 y número másico A = 56. ¿Cuántos neutrones tiene?
¿Cuál de las siguientes parejas está formada por dos isótopos del mismo elemento?
Material adicional
El movimiento: conceptos básicos
Un cuerpo está en movimiento cuando cambia de posición respecto a un punto de referencia a lo largo del tiempo. Si no cambia de posición, decimos que está en reposo. Movimiento y reposo son conceptos relativos: dependen del observador.
📘 Ejemplo resuelto
Un pasajero sentado en un tren está en reposo respecto al tren, pero en movimiento respecto a una persona que lo observa desde el andén. Por eso siempre hay que especificar el sistema de referencia.
Magnitudes del movimiento
Para describir un movimiento necesitamos las siguientes magnitudes:
Magnitud
Símbolo
Definición
Unidad SI
Posición
x
Lugar que ocupa el cuerpo en un instante
m (metro)
Trayectoria
—
Línea que dibuja el cuerpo al moverse
—
Desplazamiento
Δx
Distancia en línea recta entre posición inicial y final
m
Distancia recorrida
d
Longitud total del camino recorrido
m
Tiempo
t
Duración del movimiento
s (segundo)
Velocidad
v
Rapidez con la que cambia la posición
m/s
⚠️ Importante
No confundas desplazamiento con distancia recorrida. Si vas de tu casa al colegio y vuelves, la distancia recorrida es el doble del camino, pero tu desplazamiento es cero (estás en el punto de partida).
Velocidad media
La velocidad media indica el desplazamiento realizado en cada unidad de tiempo:
🔬 Fórmula clave
Velocidad media:
v = Δx / Δt = (xf − xi) / (tf − ti)
donde Δx = desplazamiento (m), Δt = intervalo de tiempo (s), v = velocidad media (m/s).
📘 Ejemplo resuelto
Un ciclista recorre 600 m en 2 minutos. ¿Cuál es su velocidad media?
Datos: Δx = 600 m, Δt = 2 min = 120 s Fórmula: v = Δx / Δt Cálculo: v = 600 m / 120 s = 5 m/s
Para expresarlo en km/h: 5 m/s × 3,6 = 18 km/h
Cambio de unidades de velocidad
La conversión más habitual es entre m/s y km/h:
• De m/s a km/h: multiplicar por 3,6 • De km/h a m/s: dividir entre 3,6
📘 Ejemplo resuelto
90 km/h a m/s: 90 / 3,6 = 25 m/s 15 m/s a km/h: 15 × 3,6 = 54 km/h
Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)
Un cuerpo tiene un Movimiento Rectilíneo Uniforme cuando se mueve en línea recta con velocidad constante (no acelera ni frena).
🔬 Fórmula clave
Ecuación del MRU:
x = x₀ + v · t
donde x = posición final (m), x₀ = posición inicial (m), v = velocidad (m/s), t = tiempo (s).
Gráficas del MRU
• Gráfica posición-tiempo (x-t): es una recta. La pendiente de la recta es la velocidad. • Gráfica velocidad-tiempo (v-t): es una recta horizontal (la velocidad no cambia). El área bajo la recta es la distancia recorrida.
📘 Ejemplo resuelto
Un coche parte de la posición x₀ = 10 m con velocidad constante v = 20 m/s. ¿Dónde estará a los 5 s?
Fórmula: x = x₀ + v · t Cálculo: x = 10 + 20 × 5 = 10 + 100 = 110 m
✏️ Ejercicios
1. ¿Qué significa que el movimiento es relativo? Pon un ejemplo.
2. Diferencia entre desplazamiento y distancia recorrida.
3. Un corredor recorre 100 m en 12,5 s. Calcula su velocidad media en m/s y en km/h.
4. Convierte: a) 108 km/h a m/s. b) 8 m/s a km/h.
5. Un tren viaja a 200 km/h durante 3 horas. ¿Qué distancia recorre?
6. Un coche parte de x₀ = 0 m con v = 30 m/s. Calcula su posición a los 10 s, 20 s y 30 s.
7. Dos coches parten del mismo punto. El coche A viaja a 80 km/h y el coche B a 100 km/h. ¿Qué distancia los separa después de 2 horas?
8. Dibuja la gráfica posición-tiempo de un cuerpo que parte de x₀ = 5 m y se mueve con v = 2 m/s.
9. Un avión recorre 1 800 km en 2 horas. ¿Cuál es su velocidad en km/h y en m/s?
10. Un peatón camina a 5 km/h. ¿Cuánto tiempo tardará en recorrer 3 km?
📋 Resumen de la lección
Un cuerpo está en movimiento si cambia de posición respecto a un sistema de referencia.
La velocidad media es v = Δx / Δt y se mide en m/s (SI).
Para convertir: m/s × 3,6 = km/h; km/h / 3,6 = m/s.
El MRU es movimiento en línea recta con velocidad constante: x = x₀ + v · t.
En la gráfica x-t del MRU, la pendiente de la recta es la velocidad.
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