Material necesario — Cuadernillo de datos: no aplica — notación nuclear estándar, sin fórmulas adicionales.
Prerrequisitos
- Notación nuclear: ᴬZX, donde X es el símbolo del elemento, Z es el número atómico (número de protones) y A es el número másico (número de protones + neutrones)
- El número de neutrones se calcula como N = A − Z
- Los isótopos de un elemento tienen el MISMO número atómico Z (mismo elemento, mismo número de protones) pero DISTINTO número másico A (distinto número de neutrones)
El carbono tiene varios isótopos naturales, entre ellos el carbono-12 (¹²₆C, estable) y el carbono-14 (¹⁴₆C, radiactivo, usado en datación arqueológica). Carbono-12: ¹²₆C. Carbono-14: ¹⁴₆C.
a
Indica el número atómico Z y el número másico A de cada isótopo.
[2]
b
Calcula el número de neutrones N de cada isótopo.
[2]
c
Explica qué significa exactamente que el carbono-12 y el carbono-14 sean isótopos del mismo elemento.
[1]
d
El carbono-14 es radiactivo pero el carbono-12 es estable. Sugiere, en términos generales, qué característica nuclear podría estar relacionada con esta diferencia de estabilidad.
[1]
Pistas progresivas
- 1General — en la notación ᴬZX, el número de ARRIBA (A) es siempre mayor o igual que el de ABAJO (Z), porque A incluye tanto protones como neutrones.
- 2Apartado a) — en ¹²₆C, el número de abajo es Z y el de arriba es A. Aplica lo mismo a ¹⁴₆C.
- 3Apartado a), resultado — carbono-12: Z=6, A=12. Carbono-14: Z=6, A=14.
- 4Apartado b) — usa N = A − Z para cada isótopo.
- 5Apartado b), resultado — carbono-12: N = 12−6 = 6 neutrones. Carbono-14: N = 14−6 = 8 neutrones.
- 6Apartado c) — piensa en qué es lo que define a un elemento químico: ¿el número de protones, o el número de neutrones?
- 7Apartado c), resultado — ser isótopos del mismo elemento significa tener el MISMO número de protones (Z=6 en ambos casos, por eso ambos son carbono), pero distinto número de neutrones.
- 8Apartado d) — compara la proporción neutrones/protones (N/Z) de cada isótopo: 6/6=1,00 para el C-12, frente a 8/6≈1,33 para el C-14.
- 9Apartado d), resultado — los núcleos estables suelen tener una proporción N/Z cercana a 1 (para elementos ligeros); un exceso de neutrones respecto a los protones, como en el C-14, tiende a producir inestabilidad nuclear (radiactividad).
Teoría básica
- Notación nuclear ᴬZX: A = número másico (protones + neutrones), Z = número atómico (protones). — Estándar, sin necesidad de cuadernillo.
- N = A − Z da el número de neutrones.
- Isótopos: mismo Z (mismo elemento), distinto A (distinto N). La proporción N/Z influye en la estabilidad del núcleo.
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic E.1 Structure of the atom, notación nuclear e isótopos.
Cuadernillo — No aplica en este problema — notación estándar.
Vídeo —
↗ — «»
Apartado a) —
Carbono-12: Z=6, A=12. Carbono-14: Z=6, A=14.
Apartado b) —
Carbono-12: N=6. Carbono-14: N=8.
Apartado c) —
Ambos tienen el mismo número de protones (Z=6), lo que los identifica como el mismo elemento (carbono), pero distinto número de neutrones.
Apartado d) —
El C-14 tiene una proporción N/Z (≈1,33) mayor que el C-12 (1,00); ese exceso relativo de neutrones tiende a asociarse con inestabilidad nuclear (radiactividad).