Número atómico, número másico, iones e isótopos: cálculos y ejemplos

Esta lección es parte de Temario de Ciencias de Ujarrás (Octavo año) Lección 18 de 25

Por Andrea del Carmen actualizado el 29 de octubre de 2026 11 min de lectura

Dos átomos de oxígeno pueden tener distinta masa, un átomo de magnesio puede perder dos electrones y seguir siendo magnesio, y el sodio de una bebida hidratante no es el mismo metal brillante que se guarda en los laboratorios. Para entender estas diferencias entre iones e isótopos basta con contar tres cosas: protones, neutrones y electrones.

En esta lección vas a aprender a usar el número atómico y el número másico para calcular las partículas de un átomo, a reconocer átomos neutros, cationes, aniones e isótopos, y a ver para qué sirven los iones en tu cuerpo y qué son las aleaciones metálicas que usas todos los días.

Definición

El número atómico (Z) es la cantidad de protones del núcleo y define al elemento. El número másico (A) es la suma de protones y neutrones. Un ion es un átomo que ganó o perdió electrones y por eso tiene carga eléctrica. Los isótopos son átomos del mismo elemento (igual Z) con distinta cantidad de neutrones (distinto A).

Número atómico y número másico#

El número atómico funciona como la cédula del elemento: basta saber que un átomo tiene 8 protones para saber que es oxígeno, sin importar cuántos neutrones o electrones tenga. Por eso la tabla periódica ordena los elementos por Z, y el número que acompaña a cada símbolo en la tabla es justamente ese.

El programa del MEP llama «masa atómica (A)» a la suma de protones y neutrones. Ese número entero se llama, con más precisión, número másico, y así se usa en esta lección. No lo confundas con el número con decimales que aparece en la tabla periódica (por ejemplo, 79,904 para el bromo): esa es la masa atómica promedio, que se explica más abajo.

Fórmula

A = Z + N, y por lo tanto, N = A − Z

A es el número másico, Z el número atómico y N el número de neutrones.

Un átomo se representa con su símbolo, el número másico arriba a la izquierda y el número atómico abajo a la izquierda. Por ejemplo, ¹⁹₉F es un átomo de flúor con A = 19 y Z = 9. También se puede escribir «flúor-19».

Átomo	Z (protones)	A	Neutrones (A − Z)
Boro-11	5	11	6
Flúor-19	9	19	10
Potasio-39	19	39	20
Bromo-79	35	79	44
Uranio-238	92	238	146

Ejemplo. Un átomo tiene 15 protones y 16 neutrones. ¿Qué elemento es y cuál es su número másico?

Solución. El número atómico es 15, que en la tabla periódica corresponde al fósforo (P). El número másico es la suma de protones y neutrones: A = 15 + 16 = 31. Es fósforo-31.

Ejemplo. Un átomo de número másico 32 tiene 16 neutrones. ¿Cuál es su número atómico y qué elemento es?

Solución. Se despeja Z de la fórmula: Z = A − N = 32 − 16 = 16. El elemento con 16 protones es el azufre (S), así que se trata de azufre-32.

Átomos neutros, cationes y aniones#

En un átomo neutro, la cantidad de electrones es igual a la de protones, y las cargas se compensan. Pero los átomos pueden ganar o perder electrones; en cambio, en una reacción química, los protones de su núcleo no cambian. Cuando un átomo gana o pierde electrones, se forma un ion:

Catión: ion con carga positiva, porque el átomo perdió electrones. Ejemplo: Mg²⁺, un átomo de magnesio que perdió 2 electrones.
Anión: ion con carga negativa, porque el átomo ganó electrones. Ejemplo: F⁻, un átomo de flúor que ganó 1 electrón.

Fórmula

electrones = Z − carga del ion

Para un catión la carga es positiva (se restan electrones); para un anión es negativa (restar un número negativo equivale a sumar).

Especie	Z	Carga	Electrones	Tipo
K (átomo neutro)	19	0	19	Átomo neutro
K⁺	19	+1	18	Catión
Mg²⁺	12	+2	10	Catión
Al³⁺	13	+3	10	Catión
O²⁻	8	−2	10	Anión
Br⁻	35	−1	36	Anión

Fíjate en algo curioso: Mg²⁺, Al³⁺ y O²⁻ terminan con 10 electrones, los mismos que un átomo neutro de neón (Z = 10). Siguen siendo magnesio, aluminio y oxígeno, porque sus protones no cambiaron.

Los iones y la corriente eléctrica#

Una corriente eléctrica es un movimiento de cargas. En un cable de cobre se mueven electrones; en una disolución, como el agua con sal, se mueven iones: los cationes hacia un lado y los aniones hacia el otro. Por eso el agua con sal conduce la electricidad mucho mejor que el agua pura, y por eso las baterías funcionan con sustancias que contienen iones.

Los isótopos: el mismo elemento con distinta masa#

Los átomos de un mismo elemento siempre tienen los mismos protones, pero pueden tener distinta cantidad de neutrones. Esas variantes son los isótopos. Para la química son casi idénticos, porque un átomo reacciona según sus electrones, y esos son los mismos; la diferencia está en la masa del núcleo. Para distinguirlos se escribe el número másico después del nombre: oxígeno-16, oxígeno-18.

Isótopo	Protones	Neutrones	Electrones (átomo neutro)	Átomos de cada 100 000 en la naturaleza (NIST)
Oxígeno-16	8	8	8	99 757
Oxígeno-17	8	9	8	38
Oxígeno-18	8	10	8	205
Uranio-235	92	143	92	720
Uranio-238	92	146	92	99 274

Los datos de abundancia vienen de las composiciones isotópicas del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos (NIST). En el uranio hay además un isótopo muy escaso, el uranio-234, por eso sus dos filas no suman exactamente 100 000.

La masa atómica promedio#

La masa atómica que aparece con decimales en la tabla periódica es un promedio ponderado: cada isótopo cuenta según su abundancia. Un buen ejemplo es el bromo. Según el NIST, el 50,69 % de sus átomos son bromo-79, con una masa de 78,918 u, y el 49,31 % son bromo-81, con 80,916 u (la u es la unidad de masa atómica).

Ejemplo. Calcula la masa atómica promedio del bromo con los datos anteriores.

Solución. Se multiplica cada masa por su abundancia escrita como decimal y se suman los resultados: 78,918 · 0,5069 ≈ 40,004 y 80,916 · 0,4931 ≈ 39,900. La suma es 40,004 + 39,900 ≈ 79,90 u. La Comisión de Abundancias Isotópicas y Pesos Atómicos de la IUPAC (CIAAW) da 79,904. Curiosamente, ningún átomo de bromo tiene una masa de 79,90 u: ese valor queda casi a la mitad entre las dos masas porque hay casi tantos átomos de un isótopo como del otro.

Los iones en tu cuerpo#

Cuando el programa habla de una «dieta rica en hierro», no se refiere a comer clavos: el hierro de los alimentos está combinado en compuestos, y lo mismo pasa con el sodio, el potasio o el calcio. En los líquidos del cuerpo, muchos de estos elementos están como iones. MedlinePlus, de la Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos, llama electrolitos a los minerales que tienen carga eléctrica cuando se disuelven en agua o en los líquidos corporales, y menciona el sodio, el potasio, el cloruro, el calcio, el magnesio, el fosfato y el bicarbonato.

Ayudan a equilibrar la cantidad de agua del cuerpo y su nivel de acidez (pH).
Permiten que funcionen los músculos y los nervios del sistema nervioso.
Según la Real Sociedad de Química del Reino Unido (RSC), los iones de potasio están en todas las células, y el ion cloruro equilibra las cargas positivas: dentro de las células, sobre todo las del potasio, y en la sangre, sobre todo las del sodio.

MedlinePlus advierte que el equilibrio de electrolitos se puede alterar con vómitos o diarrea intensos, sudoración intensa, algunos medicamentos, enfermedades del corazón, el hígado o los riñones, o por tomar muy poco o demasiado líquido. Es otra razón para hidratarse bien, sobre todo cuando se hace ejercicio en días calurosos.

Aleaciones metálicas de uso diario#

Una aleación es una mezcla de un metal con otros elementos (otros metales o, como en el acero, carbono) que se hace para mejorar sus propiedades: más dureza, más resistencia a la corrosión o un color distinto. En la aleación cada elemento conserva sus átomos con sus protones; lo que cambia es cómo se acomodan y, con eso, las propiedades del material. La RSC describe estas:

Aleación	Composición	Para qué sirve o qué la distingue
Acero común	Hierro con carbono, desde 0,1 % hasta 2 %	La mayor parte del hierro se usa para fabricar acero, que se emplea en construcción (concreto reforzado, vigas) y en manufactura
Acero inoxidable	Hierro con al menos 10,5 % de cromo	Resiste mucho la corrosión; se usa en cubiertos, instrumentos de cirugía y joyería
Bronce	Cobre endurecido con un poco de estaño	Su descubrimiento dio nombre a la Edad del Bronce
Latón	Cobre con zinc	Una de las aleaciones en las que se usa el zinc
Soldadura blanda	Aleación de estaño	Sirve para unir piezas metálicas
Plata esterlina	92,5 % de plata; el resto, cobre u otro metal	Joyería y vajilla
Oro de 18 quilates	Oro aleado con otros metales	Más resistente que el de 24 quilates, que es oro puro pero muy blando

Ejemplo. Un anillo de plata esterlina pesa 8 g. ¿Cuántos gramos de plata contiene?

Solución. La plata es el 92,5 % de la aleación: 8 · 0,925 = 7,4 g de plata. El resto, 8 − 7,4 = 0,6 g, es cobre u otro metal.

Ejemplo. En el oro, cada quilate representa 1/24 de la masa. ¿Cuánto oro puro hay en una cadena de 18 quilates que pesa 12 g?

Solución. El oro de 18 quilates tiene 18 partes de oro de cada 24: 18 ÷ 24 = 0,75, es decir, el 75 %. En 12 g hay 12 · 0,75 = 9 g de oro puro y 3 g de otros metales.

Ponte a prueba#

¿Qué elemento es un átomo neutro con número atómico 19 y número másico 41, y cuántos neutrones y electrones tiene?#

Con Z = 19 se busca en la tabla periódica: es el potasio. Los neutrones son la diferencia entre el número másico y el atómico: 41 − 19 = 22. Al ser neutro, sus cargas se compensan, así que tiene 19 electrones, uno por cada protón. Es el potasio-41, un isótopo del potasio-39: tiene los mismos 19 protones, pero dos neutrones más.

¿Qué ion forma el nitrógeno, de número atómico 7, cuando gana tres electrones, y cuántos electrones tiene ese ion?#

Al ganar tres electrones, el átomo queda con tres cargas negativas sin compensar: es un anión, el ion nitruro, N³⁻. Sus 7 protones no cambian, porque sigue siendo nitrógeno. Tiene 7 + 3 = 10 electrones, lo mismo que da la fórmula de la lección: 7 − (−3) = 10. Queda con tantos electrones como un átomo neutro de neón.

¿En qué se parecen y en qué se diferencian el uranio-235 y el uranio-238?#

Los dos son uranio, porque tienen 92 protones, y como átomos neutros tienen también 92 electrones; por eso son isótopos. La diferencia está en el núcleo: al uranio-235 le corresponden 235 − 92 = 143 neutrones, y al uranio-238, 238 − 92 = 146, tres más. Según el NIST, en el uranio natural predomina con mucho el uranio-238: unos 99 274 de cada 100 000 átomos.

¿Cuál es la masa atómica promedio del litio si el 7,59 % de sus átomos tiene 6,015 u y el 92,41 % tiene 7,016 u?#

Cada porcentaje se pasa a decimal y se multiplica por la masa de su isótopo: 6,015 · 0,0759 ≈ 0,457 y 7,016 · 0,9241 ≈ 6,483. Al sumar, 0,457 + 6,483 = 6,940, es decir, unos 6,94 u, el valor que da la CIAAW. El resultado queda muy cerca de 7 porque más de nueve de cada diez átomos de litio son litio-7 (datos de abundancia y masa del NIST).

¿Cuánto oro puro hay en un anillo de 9 quilates que pesa 4 g?#

Cada quilate es 1/24 de la masa, así que el oro de 9 quilates tiene 9 partes de oro de cada 24: 9 ÷ 24 = 0,375, o sea, el 37,5 %. En el anillo de 4 g hay 4 · 0,375 = 1,5 g de oro puro; los otros 2,5 g son otros metales de la aleación.