QUÍMICA · ELEMENTOS Y ÁTOMOS
Hidrógeno, carbono, oxígeno y hierro son elementos químicos. Cada elemento se identifica por el número de protones de sus átomos: todos los átomos de carbono tienen seis, aunque no todos tengan los mismos neutrones.
En cada ejemplo encontrarás el símbolo, el número atómico Z y una diferencia que ayuda a reconocerlo. La colección recorre metales, no metales, metaloides, gases nobles y elementos radiactivos.
Z cuenta protones. En un átomo neutro también coincide con el número de electrones. Las configuraciones indicadas corresponden a átomos neutros en su estado fundamental; un ion puede tener otra configuración.
EJEMPLO 01
H · Z = 1 · Grupo 1 · No metal
Tiene un protón por átomo. Aunque se coloca sobre los metales alcalinos, no es un metal alcalino. Su forma molecular habitual es H₂.
H identifica el elemento; H₂ representa una molécula con dos átomos de ese mismo elemento.
EJEMPLO 02
Li · Z = 3 · Grupo 1 · Metal alcalino
Su átomo neutro tiene tres electrones. La configuración 1s² 2s¹ deja un electrón en el nivel más externo.
Al formar Li⁺ pierde un electrón, pero conserva tres protones: sigue siendo litio.
EJEMPLO 03
Na · Z = 11 · Grupo 1 · Metal alcalino
Un átomo neutro tiene once electrones; el ion Na⁺ tiene diez. En ambos casos hay once protones.
El sodio metálico y el sodio presente como ion en NaCl no son la misma forma de materia.
EJEMPLO 04
K · Z = 19 · Grupo 1 · Metal alcalino
Su símbolo es K. En el átomo neutro, la configuración abreviada [Ar] 4s¹ muestra un electrón externo.
El ion K⁺ tiene 18 electrones y 19 protones; la carga no cambia el elemento.
EJEMPLO 05
Be · Z = 4 · Grupo 2 · Metal alcalinotérreo
Su configuración neutra es 1s² 2s². Es un ejemplo sencillo de los dos electrones externos de los alcalinotérreos.
No basta contar dos electrones en total: el helio también tiene dos, pero pertenece al grupo 18.
EJEMPLO 06
Ca · Z = 20 · Grupo 2 · Metal alcalinotérreo
El átomo neutro tiene veinte electrones. Al formar Ca²⁺ queda con dieciocho electrones y veinte protones.
Ca es el símbolo del elemento; CaCO₃ es la fórmula de un compuesto con calcio, carbono y oxígeno.
EJEMPLO 07
Sr · Z = 38 · Grupo 2 · Metal alcalinotérreo
Comparte grupo con Be y Ca. Su configuración externa en el átomo neutro es 5s².
Pertenecer a la misma familia indica semejanzas, no igualdad de todas las propiedades.
EJEMPLO 08
Ti · Z = 22 · Grupo 4 · Metal de transición
Su átomo neutro tiene configuración [Ar] 3d² 4s². El subnivel d incompleto permite reconocerlo como elemento de transición.
Ti es el elemento; TiO₂ es un compuesto que también contiene oxígeno.
EJEMPLO 09
Cr · Z = 24 · Grupo 6 · Metal de transición
La configuración fundamental del átomo neutro es [Ar] 3d⁵ 4s¹, no [Ar] 3d⁴ 4s².
Las reglas sencillas de llenado tienen excepciones. Los exponentes de la configuración correcta suman 24 electrones al incluir los 18 de [Ar].
EJEMPLO 10
Mn · Z = 25 · Grupo 7 · Metal de transición
Su átomo neutro tiene configuración [Ar] 3d⁵ 4s². Se distingue del cromo por un protón y, si ambos son neutros, un electrón.
En KMnO₄, Mn identifica manganeso dentro de un compuesto; no indica una porción de metal libre.
EJEMPLO 11
La · Z = 57 · Serie de los lantánidos
Da nombre a la serie que aquí abarca de La a Lu. El lantano es un metal y no una mezcla de tierras raras.
«Lantánidos» designa una serie, no una columna numerada de la tabla.
EJEMPLO 12
Nd · Z = 60 · Serie de los lantánidos
Es un elemento metálico de número atómico 60. Forma parte de materiales para imanes, entre otros usos.
Un imán que contiene neodimio no tiene por qué ser neodimio puro: puede ser una aleación.
EJEMPLO 13
Pm · Z = 61 · Serie de los lantánidos
Todos sus isótopos son radiactivos. Comparte serie con La y Nd, pero eso no implica que tenga isótopos estables como muchos de sus vecinos.
La estabilidad nuclear es una propiedad que se examina por isótopo, no solo por familia química.
EJEMPLO 14
Ac · Z = 89 · Serie de los actínidos
Es radiactivo y puede encontrarse de forma natural en minerales de uranio. También se obtiene para investigación.
Ser actínido no equivale a existir únicamente por producción de laboratorio.
EJEMPLO 15
Th · Z = 90 · Serie de los actínidos
Se encuentra en minerales naturales, como la monacita. Sus isótopos son radiactivos.
La radiactividad no implica que todo isótopo tenga una semivida breve.
EJEMPLO 16
U · Z = 92 · Serie de los actínidos
Existe en minerales naturales. U-235 y U-238 pertenecen al mismo elemento porque ambos tienen 92 protones.
U-235 tiene 143 neutrones y U-238 tiene 146. Cambiar los neutrones cambia el isótopo, no el elemento.
EJEMPLO 17
B · Z = 5 · Grupo 13 · Metaloide
Se suele clasificar como metaloide por su combinación de propiedades. Su número atómico es 5.
Metaloide es una clasificación descriptiva: no equivale a un único grupo de la tabla periódica.
EJEMPLO 18
Si · Z = 14 · Grupo 14 · Metaloide
Es un semiconductor importante. Si es el símbolo del elemento, mientras que SiO₂ representa un compuesto de silicio y oxígeno.
El silicio y la sílice no son sinónimos: difieren en composición.
EJEMPLO 19
Te · Z = 52 · Grupo 16 · Metaloide
Se suele incluir entre los metaloides. Pertenece al grupo 16, aunque sus propiedades no sean idénticas a las del oxígeno.
La familia de la tabla y la clasificación como metal, no metal o metaloide responden a criterios diferentes.
EJEMPLO 20
As · Z = 33 · Grupo 15 · Metaloide
Es otro ejemplo de metaloide, esta vez en el grupo 15. Su símbolo contiene una A mayúscula y una s minúscula.
Una fórmula como GaAs describe un compuesto: no es el símbolo de un elemento nuevo.
EJEMPLO 21
F · Z = 9 · Grupo 17 · Halógeno
La sustancia elemental habitual es F₂. En el ion fluoruro, F⁻, hay nueve protones y diez electrones.
F₂ tiene estado de oxidación 0; el fluoruro tiene carga −1. Son representaciones diferentes.
EJEMPLO 22
Cl · Z = 17 · Grupo 17 · Halógeno
Cl₂ es la sustancia elemental molecular; Cl⁻ es el ion cloruro presente en sales como NaCl.
El cloro puede tener distintos estados de oxidación. −1 es frecuente en cloruros, no una valencia universal de todo el grupo.
EJEMPLO 23
Br · Z = 35 · Grupo 17 · Halógeno
Br₂ es líquido a 20 °C y presión atmosférica. Permite ver que los halógenos no son todos gases a esa temperatura.
Br es el símbolo del elemento; el subíndice 2 cuenta átomos por molécula.
EJEMPLO 24
I · Z = 53 · Grupo 17 · Halógeno
La sustancia elemental I₂ es sólida a 20 °C y presión atmosférica. Comparte grupo con el bromo, pero difiere en estado físico.
Su símbolo es I mayúscula: no debe confundirse con el número 1 ni con una ele minúscula.
EJEMPLO 25
At · Z = 85 · Grupo 17 · Halógeno
Es un elemento radiactivo y se estudia en cantidades muy pequeñas. Todos sus isótopos conocidos son radiactivos.
Su posición en la tabla no permite atribuirle sin comprobación todas las propiedades de Cl₂ o Br₂.
EJEMPLO 26
Ts · Z = 117 · Grupo 17 · Elemento sintético
Es el elemento 117, denominado provisionalmente ununseptio, Uus, antes de recibir su nombre actual. Es sintético y radiactivo.
Está situado en el grupo 17. Muchas propiedades macroscópicas no se han medido; no deben presentarse predicciones como observaciones.
EJEMPLO 27
He · Z = 2 · Grupo 18 · Gas noble
El átomo neutro tiene configuración 1s². Su primer nivel está completo con dos electrones, no con ocho.
A 20 °C y presión atmosférica es un gas monoatómico: He, no He₂ como fórmula habitual.
EJEMPLO 28
Ne · Z = 10 · Grupo 18 · Gas noble
Su configuración neutra es 1s² 2s² 2p⁶. Tiene diez electrones en total y ocho en el segundo nivel.
La capa externa completa ayuda a explicar su baja reactividad en condiciones ordinarias.
EJEMPLO 29
Ar · Z = 18 · Grupo 18 · Gas noble
Es un gas monoatómico a 20 °C y presión atmosférica. El átomo neutro tiene dieciocho electrones.
La abreviatura [Ar] en una configuración representa esos 18 electrones internos; no una molécula de argón dentro del átomo.
EJEMPLO 30
Kr · Z = 36 · Grupo 18 · Gas noble
Es gaseoso en condiciones ordinarias y tiene baja reactividad, pero puede formar compuestos con flúor.
«Gas noble» no significa incapacidad absoluta de formar enlaces químicos.
EJEMPLO 31
C · Z = 6 · Grupo 14 · No metal
Diamante y grafito son formas distintas del elemento carbono. La disposición de sus átomos contribuye a sus propiedades diferentes.
El mismo número atómico no obliga a que todas las sustancias elementales tengan idéntica estructura.
EJEMPLO 32
N · Z = 7 · Grupo 15 · No metal
La forma molecular habitual del nitrógeno gaseoso es N₂. Cada molécula contiene dos átomos de número atómico 7.
Dos átomos iguales no forman un compuesto de dos elementos: N₂ sigue siendo una sustancia elemental.
EJEMPLO 33
O · Z = 8 · Grupo 16 · No metal
O₂ y O₃ son sustancias elementales formadas por oxígeno. Sus moléculas contienen dos y tres átomos, respectivamente.
O₂ y O₃ difieren en estructura y propiedades, pero ambos contienen un único elemento químico.
EJEMPLO 34
Fe · Z = 26 · Grupo 8 · Metal de transición
Un átomo neutro de Fe tiene 26 electrones. Los iones Fe²⁺ y Fe³⁺ tienen 24 y 23, respectivamente.
El hierro metálico, sus iones y sus óxidos no son intercambiables; en todos ellos el hierro conserva Z = 26.
La identidad del elemento depende de los protones. Si cambia su número, cambia el elemento. Si cambian los neutrones, cambia el isótopo; si cambia el número de electrones, puede cambiar la carga, pero no el elemento. Definición de elemento químico.
Z = protones
A = protones + neutrones
neutrones = A − Z
carga en unidades de e = protones − electrones
A es el número másico: un recuento entero de protones y neutrones. En la tabla, p⁺ significa protones; n, neutrones; e⁻, electrones. La carga se expresa en múltiplos de la carga elemental positiva e.
| Especie | p⁺ | n | e⁻ | Carga |
|---|---|---|---|---|
| C-12 neutro | 6 | 6 | 6 | 0 |
| C-14 neutro | 6 | 8 | 6 | 0 |
| Na-23 neutro | 11 | 12 | 11 | 0 |
| Na-23 con carga +1 | 11 | 12 | 10 | +1 |
| Cl-35 con carga −1 | 17 | 18 | 18 | −1 |
C-12 y C-14 son isótopos del carbono. Na y Na⁺ conservan Z = 11; perder un electrón no convierte al sodio en neón, aunque ambos puedan tener diez electrones.
Tierra, agua, fuego y aire no constituyen cuatro elementos en el sentido químico actual: el agua es un compuesto; el aire y la tierra son mezclas de composición variable; el fuego es un proceso de combustión, no una sustancia elemental.
La tabla organiza los elementos por número atómico creciente. Las columnas son grupos, numerados del 1 al 18, y las filas son periodos. Lantánidos y actínidos suelen mostrarse en dos filas separadas por comodidad de diseño; pertenecen a los periodos 6 y 7. Tabla y convenciones de IUPAC.
El cloro tiene Z = 17. Cl-35 y Cl-37 tienen números másicos 35 y 37. El valor abreviado del peso atómico estándar del cloro, aproximadamente 35,45, refleja la composición isotópica y no significa que un átomo tenga 35,45 protones y neutrones.
La masa de un átomo se puede expresar en u; la masa atómica relativa es una razón sin unidad. El peso atómico estándar puede darse como intervalo porque la abundancia de isótopos varía en materiales naturales. En tablas que muestran un número entre corchetes para ciertos elementos radiactivos, hay que leer la leyenda: puede ser el número másico de un isótopo, no una masa atómica media. Datos y notas de CIAAW · Convención de IUPAC.
Transactínidos no significa gases nobles. Son elementos con número atómico mayor que 103; se distribuyen por distintos grupos. Tampoco «actínido» significa «artificial»: actinio, torio y uranio tienen presencia natural.
Para el átomo neutro de Cr, NIST recoge [Ar] 3d⁵ 4s¹. [Ar] representa 18 electrones; 18 + 5 + 1 = 24. No se debe imponer [Ar] 3d⁴ 4s² por seguir mecánicamente una regla de llenado. Configuraciones electrónicas.
1. Un átomo tiene 17 protones y 18 neutrones. ¿Qué elemento e isótopo es?
Es cloro, Z = 17. A = 17 + 18 = 35: cloro-35. Si es neutro, tiene 17 electrones.
2. ¿Cuántos protones y electrones tiene Ca²⁺?
20 protones y 18 electrones. La carga +2 significa que tiene dos electrones menos que el átomo neutro.
3. Compara C-12 y C-14: ¿cambian de elemento?
No. Ambos tienen 6 protones. C-12 tiene 12 − 6 = 6 neutrones; C-14 tiene 14 − 6 = 8.
4. ¿O₂, O₃ y H₂O son tres elementos?
No. O₂ y O₃ son sustancias elementales del oxígeno. H₂O es un compuesto de hidrógeno y oxígeno.
5. ¿Por qué H no se clasifica como metal alcalino y He no es alcalinotérreo?
H es un no metal aunque se sitúe en el grupo 1. He tiene su primer nivel completo con dos electrones y pertenece al grupo 18; contar electrones sin considerar la estructura no basta.
6. ¿Cuántos electrones representa [Ar] 3d⁵ 4s¹?
18 + 5 + 1 = 24. Es la configuración fundamental del átomo neutro de cromo.
7. Un ion de hierro tiene 26 protones y 23 electrones. ¿Cuál es su carga?
26 − 23 = +3: Fe³⁺. Conserva el número atómico del hierro.
8. ¿Todos los actínidos son artificiales y todos los halógenos tienen siempre −1?
No. Ac, Th y U existen en la naturaleza. En Cl₂ el cloro tiene estado de oxidación 0; en Cl⁻ tiene −1. El estado de oxidación depende de la especie.
Consultadas el 7 de octubre de 2026. Explicaciones y ejercicios: Editorial Ejemplode.