ACTUALIZACIÓN DEL SISTEMA PERIÓDICO II. EVOLUCIÓN DEL CONCEPTO Y DEL CÁLCULO DE LA MASA ATÓMICA


 

La masa atómica expresa la masa relativa de un átomo de un elemento. Sin embargo, resulta notable que, sin alterar la esencia de esta definición, esta magnitud ha mantenido una controvertida relación con el Sistema Periódico: la evolución de conocimientos científicos acerca de la estructura atómica han afectado y aún hoy siguen afectando a ambos, es decir, tanto al Sistema Periódico, como al propio concepto de masa atómica.

 

Ya en el inicio de la gestación de la tabla periódica, uno de los primeros problemas que encontró Mendeleiev fue precisamente el hecho de que no todos los elementos, ordenados entonces por su masa atómica, "caían" en el grupo (columna) adecuado en función de sus propiedades. El químico ruso resolvió el problema dando prioridad a la periodicidad en el comportamiento de los elementos frente a la masa atómica, y ello le obligó a invertir el orden entre algunos de ellos.  Como se ha comentado, este hecho ponía en evidencia que la Tabla periódica original de Mendeleiev no había determinado la razón que justifica el ordenamiento periódico. Los trabajos posteriores que profundizaron en el conocimiento de la Estructura del átomo superaron esta dificultad y dieron paso a utilizar como nuevo criterio de ordenación el del número atómico, igual al número de protones del núcleo (de carga positiva) y también al número de electrones (de carga negativa). Poco después, se pudo establecer con mayor precisión el Concepto de elemento, al saberse que para cada elemento hasta entonces conocido pueden existir varios isótopos, caracterizados por tener el mismo número atómico (número de protones), pero diferente masa atómica (diferente número de neutrones). Este hallazgo obligó a su vez a mejorar la definición del concepto de masa atómica, al ser necesario adoptar un isótopo concreto como unidad.

 

Isótopos del carbono

12C 98,9% Estable con 6 neutrones
13C 1,1% Estable con 7 neutrones
14C trazas 5730 años
 

Así se adoptó 1/12 de la masa isotópica del carbono, C-12 como unidad, mientras se mantenía el concepto de atribuir la masa atómica al elemento en su estado natural, por lo tanto, a un promedio natural de átomos a los que contribuyen normalmente varios isótopos del elemento en determinado porcentaje. Esto explica, que, por ejemplo, la masa atómica del carbono sea 12,010 7, puesto que entre los átomos del carbono en su estado natural y estable hay que contabilizar átomos de C-12 (98,89 %), C-13 (1,11 %) y C-14 (sólo una parte en 1 billón).

 

En el año 2011 (año internacional de la Química, designado por la ONU), la IUPAC emprendió una importante tarea para producir cambios aún más significativos en los valores de las masas atómicas de los elementos. Estos cambios implican la sustitución de unas cifras cerradas que durante mucho tiempo indicaron esas masas atómicas por unos intervalos de valores posibles de ellas, establecidos para tener en cuenta que el porcentaje de isótopos de un elemento no es idéntico en diferentes medios, bajo diferentes condiciones, etc.

 

Intervalos que se establecerán para las masas atómicas

Elemento Valor único anterior Nuevo intervalo
Hidrógeno 1,007 94 [1,007 84; 1,008 11]
Litio 6,941 [6,938; 6,997]
Boro 10,811 [10,806; 10,821]
Carbono 12,010 7 [12,009 6; 12,011 6]
Nitrógeno 14,006 7 [14,006 43; 14,007 28]
Oxigeno 15,999 4 [15.999 03; 15,999 77]
Silicio 28,085 5 [28,084; 28,086]
Azufre 32,065 [32,059; 32,076]
Cloro 35,453 [35,446; 35,457]
Talio 204,383 3 [204,382; 204,385]
 

La tarea de dicha reformulación de las masas atómicas se anunció inicialmente en los diez elementos recogidos en la la tabla adjunta. Como se ve, casi todos los más esenciales para la vida en la Tierra a excepción del fósforo (nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, carbono y azufre) y también el litio, boro, silicio, cloro y talio.

A modo de ejemplos: a) El nuevo intervalo (12,009 6; 12,011 6) que indica la masa atómica del carbono, tiene en cuenta que los organismos, cuando dejan de respirar, dejan de incorporar C-14, y los átomos de este isótopo decaen con el tiempo a C-12, lo que implica que en las muestras orgánicas el peso atómico del carbono vaya disminuyendo con el tiempo. b) El nuevo intervalo que se indica la masa atómica del hidrógeno (1,00 784; 1,00 811), tiene en cuenta que el porcentaje de los isótopos del hidrógeno natural (H-1, H-2 y H-3) no es idéntico, por ejemplo, para el hidrógeno existente en una gota de agua dulce, recogida en un grifo, que para el existente en una gota de agua salada, recogida en una playa. Etc.

 

La IUPAC también anunció que los cambios que refleja la tabla anterior serían, muy probablemente, sólo el principio de una larga lista, y que, de hecho, ya trabaja en otra tanda de elementos que cambiarán sus pesos fijos por intervalos, concretamente: Helio, níquel, cobre, cinc, selenio, estroncio, argón y plomo.

 
Report de la IUPAC sobre la actualización de las masas atómicas de los elementos
Noticia de prensa sobre el cambio en las masas atómicas

 

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