Elemento

Un elemento es una sustancia simple que no se puede descomponer mediante procedimientos químicos ordinarios o formarse por unión de otros elementos. 

Un elemento es una mezcla de isótopos. Es decir, una mezcla de átomos que poseen el mismo número atómico, pero difieren en su masa atómica. Los isotópos posen el mismo número de electrones y protones, pero difieren en el número de neutrones y, por tanto, en el número másico. Por ejemplo, ¹²C ¹³C y ¹⁴C son isotópos, debido a que poseen el mismo número atómico (Z=6), pero difieren en su número másico. 

El número atómico indica la posición del elemento en la tabla periódica, el número de protones que tiene el núcleo y para un átomo neutro indica el número de electrones. 

La masa atómica (m_a) es la masa que posee un átomo. Está dada por la suma de las masas de todas las partículas que forman al átomo o a un isotópo en particular. 

La unidad de masa atómica es la unidad de masa atómica unificada que posee el símbolo u. El dalton de  símbolo Da también se utiliza. Para calcular la masa atómica de cualquier átomo en kg, multiplicamos la masa atómica relativa (A_r) del átomo por el valor de la constante de masa atómica (m_u). 

      m_u = 1,66053906660(50)x10^-27kg

  m_a= (A_r)x1,66053906660(50)x10^-27kg

La unidad de masa atómica unificada se  define como la doceava parte (1/12) de la masa de un átomo, neutro y no enlazado, de carbono-12, en su estado fundamental eléctrico y nuclear. 

u=m(¹²C)/12

La masa atómica relativa (A_r) está determinada por el promedio de las masas atómicas de todos los átomos de un elemento químico encontrado en una muestra en particular y medida con respecto al ¹²C que se le asigna una masa atómica relativa de 12.  Por tanto, la masa atómica relativa de un átomo o de un elemento no posee dimensiones.
El ¹²C es un átomo neutro en su estado fundamental eléctrico y nuclear. 
La masa atómica relativa puede variar, debido a que depende de la muestra y del tratamiento dado a la misma. Por ejemplo, la masa atómica relativa del litio (Li) puede variar desde 6,939 a 6,996.

 El instrumento utilizado para determinar masas atómicas y abundancias isotópicas es un espectrómetro de masas. Mediante este instrumento se determina  la masa de un átomo con respecto a la masa de otro. Por ejemplo, asuma que la relación entre las masas atómicas de aluminio y ¹²C hasta cinco cifras significativas es 2,2485.

m_aAl/m_a¹²C=2,2485=(A_rAlxmu)/(A_r¹²Cxmu)= A_rAl/A_r¹²C 

Despejando A_rAl, 

A_rAl =2,2485 x  A_r¹²C

Para poder calcular la masa atómica relativa del Al debemos asignarle un valor a A_r¹²C. Por convención se seleccionó el valor exacto de A_r¹²C=12  que corresponde a 6 protones y 6 neutrones o a una m_a¹²C de 19,9269x10^-27kg

La masa atómica relativa de un elemento se puede determinar a partir de la abundancia isotópica y las masas atómicas relativas de los isotópos del elemento. Por ejemplo, el carbono posee el isótopo ¹²C de masa atómica relativa 12,0000 y de abundancia isotópica 98,89%, el isótopo ¹³C de masa atómica relativa 13,0034 y de abundancia isotópica 1,11% y ¹⁴C, que por ser radiactivo, posee una abundancia isotópica ~0. La masa atómica relativa del carbono la calculamos de la siguiente manera.

Masa atómica relativa (A_r) = (98,89/100)x12,0000 + (1,11/100)x13,0034 = 12,0111

La masa atómica relativa de un elemento expresada en g/mol o kg/mol se denomina masa atómica molar. Un g/mol es una unidad de masa atómica unificada (u=1g/mol o 10^-3kg/mol). Por ejemplo, la masa atómica molar del elemento carbono es  12,0111g/mol o 12,0111u. 

El número másico (A) es la suma de los protones (p) y neutrones (n) que posee el núcleo atómico. 

                                  A = p+n

Actividad

Calcular la masa atómica relativa  del elemento neón. El neón posee tres isótopos de masas atómicas relativas de 19,99244, 20,99395 y 21,99138. Las abundancias isotópicas son 90,51%, 0,27% y 9,22%, respectivamente.

http://www.sisweb.com/referenc/source/exactmas.htm

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/krypton.html

http://www.bipm.org/en/si/si_brochure/