Qué es un nucleón y cómo contar nucleones
Autor: Redacción Domeny.ForSale Publicado
En breve: Nucleón es el nombre común de los protones y los neutrones, las partículas que forman los núcleos atómicos. El número de nucleones de un núcleo es la suma de sus protones y neutrones y se denomina número másico. Los electrones no son nucleones.
Protón y neutrón: dos tipos de nucleones
El protón tiene carga eléctrica positiva y el neutrón es eléctricamente neutro. Sus masas son muy parecidas, aunque el neutrón es algo más pesado que el protón. Ambas partículas son unas 1800 veces más pesadas que el electrón, la partícula con carga negativa que se encuentra en el átomo fuera del núcleo.
| Partícula | Carga eléctrica | ¿Es un nucleón? |
|---|---|---|
| Protón | Positiva | Sí |
| Neutrón | Nula | Sí |
| Electrón | Negativa | No |
El término «nucleón» permite hablar de protones y neutrones en conjunto cuando la diferencia entre ellos no es relevante, por ejemplo, al contar los componentes del núcleo. No designa un tercer tipo de partícula distinto del protón y del neutrón.
Un protón o un neutrón sigue siendo un nucleón aunque se encuentre fuera del núcleo atómico. El nombre indica el tipo de partícula, no solo su ubicación.
¿Cómo contar los nucleones de un núcleo?
Para describir la composición del núcleo se utilizan tres símbolos: Z es el número atómico, es decir, el número de protones; N es el número de neutrones; y A es el número másico, es decir, el número total de nucleones. La relación entre ellos es sencilla:
A = Z + N
Si conoces el número másico y el número atómico, puedes calcular el número de neutrones con la fórmula N = A − Z. El número de electrones no interviene en ninguno de estos cálculos.
Por ejemplo, el núcleo de carbono-12 contiene 6 protones y 6 neutrones. Por tanto, tiene 12 nucleones. El núcleo de carbono-14 también contiene 6 protones, pero tiene 8 neutrones, de modo que su número de nucleones es 14.
En la notación ¹⁴₆C, el número superior indica el número másico A y el inferior, el número atómico Z. Para determinar la composición de este núcleo:
- Lee el número de protones: Z = 6.
- Resta Z de A para hallar el número de neutrones: 14 − 6 = 8.
- Toma A = 14 como el número total de nucleones.
El número másico no es lo mismo que la masa del átomo. Es un recuento de partículas, por lo que es un número entero y no tiene unidad. El valor de la masa atómica que aparece en la tabla periódica suele tener en cuenta la composición isotópica del elemento; no debe redondearse automáticamente para determinar la composición de un núcleo concreto.
¿Qué relación tienen los nucleones con los elementos y los isótopos?
El número de protones determina de qué elemento se trata. Todo núcleo que contiene 6 protones es un núcleo de carbono, y todo núcleo que contiene 8 protones es un núcleo de oxígeno. Cambiar el número de protones supone cambiar de elemento.
Los isótopos son variantes de un mismo elemento que tienen el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones. Por tanto, el carbono-12 y el carbono-14 son isótopos del carbono. La diferencia en el número de neutrones puede influir en la estabilidad del núcleo: el carbono-12 es estable, mientras que el carbono-14 experimenta desintegración radiactiva.
No todos los núcleos contienen ambos tipos de nucleones. El núcleo del isótopo más abundante del hidrógeno, el hidrógeno-1, está formado únicamente por un protón. Tiene un nucleón y ningún neutrón.
¿Qué mantiene unidos a los nucleones?
Los protones, con carga positiva, se repelen eléctricamente. Sin embargo, los núcleos pueden mantenerse unidos gracias a la interacción nuclear entre los nucleones, que es una manifestación de la interacción fuerte. Esta actúa a distancias muy pequeñas, comparables con el tamaño de los núcleos atómicos.
Los neutrones participan en esta interacción sin aumentar la repulsión eléctrica entre los protones. Sin embargo, esto no significa que añadir neutrones siempre estabilice el núcleo. Tanto un exceso como un déficit de neutrones respecto al número de protones puede provocar inestabilidad nuclear.
La unión de los nucleones está asociada a la energía de enlace, la energía necesaria para separar el núcleo en protones y neutrones individuales. La masa del núcleo ligado es menor que la suma de las masas de sus componentes libres. Esta diferencia corresponde a la energía de enlace según la relación E = mc².
¿Es el nucleón una partícula elemental?
El nucleón no es una partícula elemental, es decir, una partícula de la que no se conoce ninguna estructura interna. Los protones y los neutrones tienen una estructura interna que se describe mediante quarks y gluones. Los gluones transmiten la interacción fuerte entre los quarks.
En la descripción básica, el protón tiene tres quarks de valencia: dos de tipo arriba y uno de tipo abajo; el neutrón tiene uno de tipo arriba y dos de tipo abajo. Esta descripción simplificada basta para explicar la diferencia entre sus cargas, aunque la estructura completa del nucleón es más compleja.
Al resolver un ejercicio sobre el número de nucleones, empieza por localizar el número másico A. Si solo se proporciona el símbolo del elemento, sin indicar el isótopo, normalmente no se puede determinar el número exacto de nucleones.
Véase también: ¿Qué es BGP?
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