Neutrones, protones y electrones: definición sencilla

El protón es una de las partículas subatómicas que se encuentra en el centro de cada átomo (núcleo). Los protones y neutrones de un mismo átomo se agrupan formando el núcleo de los átomos, por lo que a estas dos partículas también se las llaman nucleones. A diferencia de las otras partículas que forman parte del átomo, el protón tiene una carga positiva de 1,6 × 10-19 C y se dice que es muy estable ya que la vida media de un protón puede llegar a los más de 10³⁵ años.

Además de ser una partícula muy estable, el protón es increíblemente pesado para su tamaño: 1,672621898×10⁻²⁷ kg, por lo que es 1836 veces más pesado que el electrón pero a la vez es cien mil veces menor que un átomo entero.

Como hemos visto anteriormente, los átomos no son indivisibles, pero tampoco las partículas subatómicas lo son. En la década de los años 70 se descubrió que los protones están compuestos por tres quarks. Esos tres quarks están unidos mediante gluones, por lo que se considera que los protones están clasificados dentro del grupo de las partículas subátomicas de los bariones (partículas compuestas por tres quarks). Además de según el número de quarks que tienen, las partículas subatómicas se clasifican según su giro, es decir, su espín; dentro de esta clasificación, los protones son fermiones ya que tienen un espín 1/2 ħ (partículas de espín semientero).

El protón es una partícula importante a la hora de determinar algunas de las características más importantes de los átomos de los diferentes elementos químicos. El número de protones de un átomo determina el número atómico del mismo, y con ello el elemento químico al que pertenece. Por ejemplo, todos los átomos con 20 protones en su núcleo tienen un número atómico de 20 y son átomos de calcio (Ca).

Imagen: Cuadros comparativos

Como ya vimos anteriormente, los neutrones se encuentran formando el núcleo de los átomos junto con los protones. Todos los átomos tienen protones en su núcleo excepto el protio, que es un átomo compuesto solamente de un protón y un electrón y que no tiene neutrón en su núcleo.

Los neutrones y los protones comparten algunas características como por ejemplo su peso. Las dos partículas tienen una masa más o menos similar, y mucho mayor que la del electrón. Los neutrones, al igual que los protones, están formados por tres quarks, por lo que se engloban dentro de los bariones y tienen un espín 1/2 ħ, por lo que se consideran fermiones (partículas de espín semientero).

Algo que sí diferencia a protones y neutrones es su vida media: mientras que el protón era muy estable, el neutrón es una partícula muy poco estable y su vida media es de solo unos 14.7 minutos.

Los electrones tienen algunas características que los hacen muy diferentes al resto de las partículas que forman parte del núcleo. En primer lugar, los electrones son las únicas partículas subatómicas que pueden encontrarse en dos formas: libres o formando parte de un átomo.

La segunda diferencia está en el lugar del átomo en el que se encuentran: los electrones no forman parte del núcleo del átomo, no están en el centro, si no que se encuentran en la periferia, rodeándolo y formando lo que se denomina corteza del átomo. Se dice que los electrones orbitan alrededor del núcleo, como los planetas del sistema solar alrededor del Sol. De acuerdo a su giro, los electrones se consideran fermiones ya que tienen un espín de ± 1/2 ħ, (partículas de espín semientero).

El electrón es una partícula con una carga similar a la del protón (1.6×10⁻¹⁹ C) pero de signo contrario, es decir, protones y electrones tienen una fuerza que tiene más o menos la misma intensidad pero tienen sentido opuesto. Además, los electrones son bastante estables: tienen una vida media de unos 4,6 × 10²⁶ años.

Algo que diferencia a los electrones respecto a las demás partículas subatómicas que hemos visto anteriormente es que son las únicas que, hasta la fecha, no se ha comprobado que estén formadas por unidades más pequeñas. Los electrones serían de hecho leptones, partículas que actualmente se cree que son las verdaderas partículas elementales y que no están formadas por otros elementos más pequeños. Los electrones sí que serían una partícula elemental, mientras que los protones y neutrones son partículas subatómicas (más pequeñas que el átomo) pero no elementales.

En esta otra lección te contamos dónde se encuentran los electrones.

Aunque no los vemos, los átomos están en todas partes: en el aire, en nuestro cuerpo, en la comida… Todo está hecho de átomos. Pero si vamos un paso más allá y miramos dentro de un átomo, nos encontramos con tres pequeñas partículas que lo forman: protones, neutrones y electrones.

Cada una de estas partículas tiene un papel importante y características distintas. Vamos a conocerlas:

• Los protones tienen carga positiva. Están en el centro del átomo, en una zona llamada núcleo. Son los que determinan qué elemento es. Por ejemplo, si un átomo tiene un solo protón, sabemos que es hidrógeno. Si tiene seis, es carbono. Y así con todos.
• Los neutrones no tienen carga eléctrica. Por eso se llaman “neutros”. También están en el núcleo del átomo, junto a los protones. Su función principal es ayudar a mantener unido el núcleo, como si fueran el “pegamento” que mantiene a los protones juntos sin que se repelan entre sí.
• Los electrones son mucho más pequeños que los protones y los neutrones. Tienen carga negativa y se mueven alrededor del núcleo, como si giraran en órbitas invisibles. En un átomo normal (sin carga), hay el mismo número de protones y electrones, para que las cargas se equilibren.

Para explicar qué son los neutrones, protones y electrones a los niños, vamos a hacer un paralelismo. Nos vamos a imaginar que el átomo es como un sistema solar en miniatura. En el centro está el Sol, que en este caso sería el núcleo.

Dentro del núcleo viven dos tipos de “habitantes”: los protones y los neutrones. Los protones son como pelotas con una sonrisa (+) porque tienen carga positiva, y los neutrones son como pelotas neutras, sin cara, porque no tienen carga. Están todos muy juntitos en el centro, ¡como si fueran amigos que no se pueden separar!

Ahora, alrededor de ese núcleo, girando muy rápido como los planetas alrededor del Sol, están los electrones. Son pequeñitos y llevan una carita triste (–) porque tienen carga negativa. Se mueven muy rápido, y aunque están lejos del centro, son muy importantes porque ayudan a los átomos a unirse entre sí y formar todo lo que conocemos.

Puedes pensar que los protones y los electrones son como imanes: los que tienen cargas opuestas se atraen. Por eso, el átomo se mantiene unido. ¡Y así, con millones de estos “sistemas solares”, se forma todo lo que ves: el agua, tu cuerpo, tu comida y hasta tu mascota!

Una vez entendemos qué son estas partículas, llega la parte práctica: aprender a calcular cuántas tiene un átomo. Para eso, solo necesitamos dos datos que se encuentran en cualquier tabla periódica: el número atómico y el número másico.

• El número atómico (Z) nos dice cuántos protones tiene un átomo. Como en los átomos neutros el número de protones y electrones es el mismo, también nos dice cuántos electrones tiene.
• El número másico (A) nos dice la suma de protones y neutrones que hay en el núcleo. Por eso, si restamos el número atómico al número másico, obtenemos cuántos neutrones tiene el átomo.

La fórmula es muy sencilla: Número de neutrones = A – Z

Ejemplo

Vamos a ver un ejemplo para que quede más claro.

Imagina que tienes un átomo de oxígeno. En la tabla periódica pone que su número atómico es 8 y su número másico es 16.

• Tiene 8 protones (porque Z = 8)
• También tiene 8 electrones (porque el átomo es neutro)
• Y si restamos: 16 – 8 = 8 → tiene 8 neutrones

¡Así de fácil!

• Si el átomo ha ganado o perdido electrones, ya no es neutro. Entonces pasa a ser un ión.
• Si pierde electrones, tiene carga positiva y se llama catión.
• Si gana electrones, tiene carga negativa y se llama anión.

Ahora que ya sabes cómo se calcula todo, te propongo unos ejercicios para practicar. No te preocupes si no te sale a la primera, lo importante es intentarlo. Luego verás las soluciones más abajo.

Ejercicio 1

Un átomo de litio tiene número atómico 3 y número másico 7.

¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene?

Ejercicio 2

El cloro tiene Z = 17 y A = 35.

¿Cuántas partículas subatómicas tiene un átomo neutro de cloro?

¿Y cuántos electrones tendría un ión cloruro (Cl⁻)?

Ejercicio 3

El calcio tiene número atómico 20 y masa atómica 40.

¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene el ion Ca²⁺?

Ejercicio 4

Un átomo tiene:

• 6 protones
• 6 electrones
• 8 neutrones

¿De qué elemento se trata?

¿Cuál es su número másico?

¿Tiene carga o es un átomo neutro?

Ejercicio 5

Completa los datos para estos tres elementos:

• Boro: Z = 5, A = 11
• Magnesio: Z = 12, A = 24
• Sodio: Z = 11, A = 23

Indica cuántos protones, neutrones y electrones tiene cada uno.

Vamos ahora a comprobar tus respuestas. Si te equivocaste en alguna, no pasa nada, simplemente repasa la fórmula y vuelve a intentarlo.

Solución 1

• El litio tiene Z = 3 y A = 7
• Protones: 3
• Electrones: 3 (porque es neutro)
• Neutrones: 7 – 3 = 4

Solución 2

• Cloro: Z = 17, A = 35
• Protones: 17
• Electrones: 17 (si es neutro)
• Neutrones: 35 – 17 = 18
• Si se convierte en Cl⁻, ha ganado un electrón: Electrones: 18

Solución 3

• Calcio: Z = 20, A = 40
• Protones: 20
• Neutrones: 40 – 20 = 20
• En Ca²⁺ ha perdido 2 electrones. Electrones: 18

Solución 4

Tiene 6 protones: es carbono

Neutrones: 8

A = 6 + 8 = 14

Tiene 6 electrones = mismo número que de protones → átomo neutro

Solución 5

Boro

• Protones: 5
• Electrones: 5
• Neutrones: 11 – 5 = 6

Magnesio

• Protones: 12
• Electrones: 12
• Neutrones: 24 – 12 = 12

Sodio

• Protones: 11
• Electrones: 11
• Neutrones: 23 – 11 = 12

Si deseas leer más artículos parecidos a Neutrones, protones y electrones: definición sencilla, te recomendamos que entres en nuestra categoría de El átomo.