Introduce cualquier elemento por símbolo (C), nombre (carbono) o número atómico (6), y esta calculadora gratuita devuelve sus protones, neutrones, electrones, configuración electrónica del estado fundamental, ubicación de período y grupo, y notación completa de isótopo. Opcionalmente especifica un número másico para cálculos de isótopos específicos, o una carga para cationes y aniones. Datos elementales de la tabla IUPAC 2021 de pesos atómicos estándar — preciso para los 118 elementos.
Un átomo es la unidad más pequeña de materia que conserva la identidad química de un elemento. Cada átomo tiene un núcleo central denso con protones cargados positivamente y neutrones neutros, rodeado de electrones con carga negativa dispuestos en capas y subcapas. Tres números describen cualquier átomo: el número atómico (Z) cuenta los protones y define el elemento; el número másico (A) cuenta protones más neutrones e identifica el isótopo; y la carga (q) describe cualquier desequilibrio electrónico. Desde el hidrógeno (Z = 1) hasta el oganesón (Z = 118), todo átomo conocido se describe con estos tres números. La calculadora te da todo eso más la configuración electrónica del estado fundamental, que determina cómo se enlaza y se comporta químicamente.
Antes de meterse con isótopos, iones y configuraciones electrónicas, conviene tener claras estas cuatro ideas centrales. La mayoría de problemas de propiedades atómicas vuelve a ellas.
El número de protones (número atómico Z) es lo que hace que un elemento sea lo que es. Añade o quita un protón y tienes otro elemento. Todos los átomos de carbono tienen exactamente 6 protones; quita uno y has hecho boro (Z = 5).
Los átomos del mismo elemento pueden tener distinto número de neutrones. Son los isótopos. Carbono-12 y carbono-14 son ambos carbono (6 protones cada uno), pero C-12 tiene 6 neutrones y C-14 tiene 8. Los isótopos comparten química pero difieren en masa y estabilidad nuclear.
En un átomo neutro, los electrones igualan a los protones. Perder electrones da un ion positivo (catión); ganarlos da un ion negativo (anión). El número de electrones no cambia el elemento — sodio y Na⁺ son ambos sodio.
La configuración electrónica — cómo se distribuyen los electrones en capas y subcapas — determina la química de un átomo. Los átomos con capa externa llena (gases nobles) son no reactivos. Los átomos con un electrón 'de más' (alcalinos) lo ceden fácilmente; los que les falta uno (halógenos) lo capturan fácilmente.
Los primeros 20 elementos cubren del hidrógeno al calcio y abarcan la inmensa mayoría de los problemas de química básica. Nota: el conteo de neutrones usa el isótopo más abundante de cada elemento.
| Z | Símbolo | Nombre | Protones | Neutrones | Electrones | Configuración |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | H | Hidrógeno | 1 | 0 | 1 | 1s¹ |
| 2 | He | Helio | 2 | 2 | 2 | 1s² |
| 3 | Li | Litio | 3 | 4 | 3 | [He] 2s¹ |
| 4 | Be | Berilio | 4 | 5 | 4 | [He] 2s² |
| 5 | B | Boro | 5 | 6 | 5 | [He] 2s² 2p¹ |
| 6 | C | Carbono | 6 | 6 | 6 | [He] 2s² 2p² |
| 7 | N | Nitrógeno | 7 | 7 | 7 | [He] 2s² 2p³ |
| 8 | O | Oxígeno | 8 | 8 | 8 | [He] 2s² 2p⁴ |
| 9 | F | Flúor | 9 | 10 | 9 | [He] 2s² 2p⁵ |
| 10 | Ne | Neón | 10 | 10 | 10 | [He] 2s² 2p⁶ |
| 11 | Na | Sodio | 11 | 12 | 11 | [Ne] 3s¹ |
| 12 | Mg | Magnesio | 12 | 12 | 12 | [Ne] 3s² |
| 13 | Al | Aluminio | 13 | 14 | 13 | [Ne] 3s² 3p¹ |
| 14 | Si | Silicio | 14 | 14 | 14 | [Ne] 3s² 3p² |
| 15 | P | Fósforo | 15 | 16 | 15 | [Ne] 3s² 3p³ |
| 16 | S | Azufre | 16 | 16 | 16 | [Ne] 3s² 3p⁴ |
| 17 | Cl | Cloro | 17 | 18 | 17 | [Ne] 3s² 3p⁵ |
| 18 | Ar | Argón | 18 | 22 | 18 | [Ne] 3s² 3p⁶ |
| 19 | K | Potasio | 19 | 20 | 19 | [Ar] 4s¹ |
| 20 | Ca | Calcio | 20 | 20 | 20 | [Ar] 4s² |
Muchos isótopos tienen importancia práctica en medicina, datación, energía nuclear e investigación. Conocer las diferencias de neutrones explica por qué se comportan tan distinto.
| Isótopo | Protones | Neutrones | Vida media / estado | Uso |
|---|---|---|---|---|
| ¹H (protio) | 1 | 0 | Estable | 99,985% del hidrógeno natural |
| ²H (deuterio) | 1 | 1 | Estable | Agua pesada, espectroscopía RMN |
| ³H (tritio) | 1 | 2 | 12,3 años | Señales autoluminosas, fusión |
| ¹²C | 6 | 6 | Estable (98,9%) | Base de la unidad de masa atómica |
| ¹⁴C | 6 | 8 | 5.730 años | Datación por radiocarbono |
| ¹⁶O | 8 | 8 | Estable (99,76%) | La 'O' de casi toda fórmula química |
| ¹³¹I | 53 | 78 | 8,0 días | Tratamiento cáncer de tiroides |
| ¹³⁷Cs | 55 | 82 | 30,2 años | Radioterapia, irradiación de alimentos |
| ²³⁵U | 92 | 143 | 703 millones de años | Fisión nuclear (centrales, armas) |
| ²³⁸U | 92 | 146 | 4,47 mil millones años | Material fértil en reactores |
| ²³⁹Pu | 94 | 145 | 24.100 años | Armas nucleares, RTG espaciales |
Casi todo problema de '¿cuántos protones/neutrones/electrones?' se reduce a estas tres ecuaciones. Memorízalas y el resto es solo aritmética.
El número de protones siempre es igual al número atómico, sin importar el isótopo ni la carga. El número atómico aparece en toda tabla periódica como el entero pequeño sobre cada símbolo. Es la tarjeta de identidad del elemento.
El hierro tiene Z = 26 en la tabla, así que todo átomo de hierro — sea cual sea el isótopo o el estado iónico — tiene exactamente 26 protones. No hay escenario donde tenga 25 o 27 — sería otro elemento.
El número másico A es el total de protones + neutrones. Resta Z para aislar los neutrones. Aparece en la notación de isótopo (¹²C, ²³⁵U) o se estima redondeando el peso atómico estándar al entero más cercano si solo se conoce el promedio.
El uranio-235 (²³⁵U) tiene número másico 235 y Z = 92, así que tiene 235 − 92 = 143 neutrones. El uranio-238 tiene 238 − 92 = 146 — tres más, más estable nuclearmente pero menos fisible.
Para un átomo neutro (carga 0), los electrones igualan a los protones. Para iones, resta la carga con su signo. Carga positiva significa perdió electrones — restar positivo da menos electrones. Carga negativa significa ganó — restar negativo añade.
El catión sodio Na⁺ tiene Z = 11 y carga +1, así que 11 − (+1) = 10 electrones. El ion óxido O²⁻ tiene Z = 8 y carga −2, así que 8 − (−2) = 10 electrones. Ambos tienen el mismo conteo electrónico que el neón neutro — son 'isoelectrónicos'.
Estos tres términos se usan a la ligera pero significan cosas muy específicas. Confundirlos es el error conceptual más común en química básica.
La unidad más pequeña eléctricamente neutra de un elemento. Un núcleo (protones + neutrones), rodeado de un número igual de electrones.
Las moléculas son grupos de átomos enlazados (H₂O, CO₂); los iones son átomos o moléculas con carga neta (Na⁺, SO₄²⁻).
| Propiedad | Átomo | Molécula | Ion |
|---|---|---|---|
| Número de átomos | 1 | 2 o más | 1 o más |
| Carga eléctrica neta | 0 (neutra) | Normalmente 0 | Distinta de cero |
| Mantenido unido por | Fuerzas nucleares | Enlaces químicos | Enlaces + carga |
| Ejemplos | Fe, He, C | H₂O, CO₂, N₂ | Na⁺, Cl⁻, SO₄²⁻ |
| Esta calculadora | Sí (introduce elem.) | No (usa calc. moles) | Sí (pon carga) |
Estas tres partículas componen todo átomo, pero tienen masas, cargas y ubicaciones muy distintas. Entender sus diferencias explica la mayor parte de la química.
Partículas pesadas que viven en el núcleo denso. Juntas suman más del 99,9% de la masa del átomo.
Partículas ligeras en nubes cuánticas alrededor del núcleo. Ocupan casi todo el volumen del átomo pero aportan casi nada de su masa.
| Propiedad | Protón | Neutrón | Electrón |
|---|---|---|---|
| Símbolo | p (o p⁺) | n (o n⁰) | e (o e⁻) |
| Carga (unidades e) | +1 | 0 | −1 |
| Masa (kg) | 1,673×10⁻²⁷ | 1,675×10⁻²⁷ | 9,109×10⁻³¹ |
| Masa (uma) | 1,0073 u | 1,0087 u | 0,000549 u |
| Ubicación en átomo | Núcleo | Núcleo | Nube orbital |
| Composición de quarks | uud | udd | Ninguna (fundamental) |
| Estabilidad (libre) | Estable | ~10 min vida media | Estable |
La estructura atómica no es solo química de libro — está detrás de tecnologías y fenómenos naturales que encuentras a diario.
La medicina nuclear usa isótopos radiactivos para imagen y tratamiento. El yodo-131 trata el cáncer de tiroides porque la tiroides concentra yodo. El tecnecio-99m, el isótopo médico más usado, traza el flujo sanguíneo en cardio y hueso. Los PET usan flúor-18 unido a glucosa para destacar tejido activo. Cada isótopo se elige por su vida media y propiedades de decaimiento.
Los geólogos datan rocas con uranio-235/238 (millones a miles de millones de años), potasio-40 (rocas volcánicas, vida media ~1.250 millones años) y carbono-14 (restos orgánicos <50.000 años). La matemática es simple: mide el cociente padre/hijo y usa la tasa de decaimiento conocida. Así sabemos que la Tierra tiene 4.540 millones de años.
Los reactores fisionan uranio-235 (o plutonio-239) para liberar energía. Una central típica usa combustible enriquecido del 0,7% U-235 natural a ~3-5%. Las armas requieren ~90% de enriquecimiento. ¿Por qué la diferencia? La reacción en cadena necesita suficientes neutrones de U-235 para mantener fisión rápida. La proporción neutrón/protón en isótopos pesados es lo que hace que algunos sean fisibles.
Todo enlace químico, interacción farmacológica y proceso biológico se reduce a configuración electrónica. El sodio cede un electrón al cloro para formar sal de mesa. Los 4 electrones de valencia del carbono le permiten formar moléculas complejas — base de toda vida conocida. Los gases nobles (capa externa llena) no enlazan con nada, por eso los globos de helio se quedan en helio puro.
Antes de contar nada, aísla tres números del problema: número atómico Z (define el elemento), número másico A (define el isótopo) y carga q (define el estado iónico). Con esos tres, las fórmulas p = Z, n = A − Z, e = Z − q dan toda respuesta. La mayoría de errores viene de saltarse este paso e intentar contar directamente.
Si un problema da 'cloro masa atómica = 35,45' sin especificar isótopo, redondea a 35 para obtener el número másico del isótopo dominante. Así que el cloro natural típicamente es ³⁵Cl (17 protones, 18 neutrones). No intentes usar 35,45 directamente como número másico — daría un conteo de neutrones no entero, imposible para un átomo individual.
Dos especies son isoelectrónicas cuando tienen el mismo número de electrones. Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺, F⁻, O²⁻ y N³⁻ tienen todos 10 electrones (igual que Ne neutro). Tienen comportamiento electrónico similar pero núcleos diferentes. Los problemas suelen pedir compararlos — los que tienen más protones son más pequeños (atraen más los electrones).
El orden estándar de Aufbau funciona para ~93 de los primeros 100 elementos, pero cromo y cobre tienen excepciones famosas: Cr es [Ar] 3d⁵ 4s¹ (no 3d⁴ 4s²) y Cu es [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ (no 3d⁹ 4s²). Las subcapas d semi-llenas y llenas tienen estabilidad extra. Excepciones similares ocurren con Mo, Ag y otros.
Escribir el hierro como 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s² es correcto pero pesado. La forma con gas noble [Ar] 3d⁶ 4s² es equivalente y más rápida. Los elementos pesados se benefician más — uranio escrito completo es larguísimo; [Rn] 5f³ 6d¹ 7s² es mucho más limpio. Ambas formas son aceptables en exámenes salvo indicación contraria.
Número atómico Z (protones, define elemento) y número másico A (protones + neutrones, define isótopo) son distintos. La tabla periódica muestra Z sobre cada símbolo; el número másico es parte de la notación de isótopo (¹²C). Poner el peso atómico promedio donde va el número másico da conteos de neutrones no enteros, sin sentido para un átomo individual.
La fórmula e = Z − q tiene signo. Carga +1 significa PERDIÓ un electrón, así que resta positivo → menos electrones. Carga −1 significa GANÓ uno, así que restar negativo → más electrones. Error común: Cl⁻ tiene 17 − 1 = 16 electrones (MAL). Es 17 − (−1) = 18 electrones. Cuida los signos.
El hierro tiene Z = 26, pero el ion hierro(III) Fe³⁺ tiene 26 − 3 = 23 electrones, no 26. El elemento da el conteo de protones (constante) y el máximo conteo electrónico neutro. El conteo real depende del estado iónico. Si un problema dice 'Fe³⁺', el +3 es información, no adorno — úsalo.
Carbono-12 y carbono-14 son ambos carbono — misma química, mismo lugar en la tabla, mismo Z. Solo difieren en neutrones, lo que afecta estabilidad nuclear y masa pero no comportamiento químico. Los problemas a veces ponen trampa preguntando '¿cuál tiene más electrones, C-12 o C-14?'. Respuesta: igual — ambos son carbono, ambos tienen 6 electrones neutros.
Predecir Cr como [Ar] 3d⁴ 4s² está mal — el estado fundamental correcto es [Ar] 3d⁵ 4s¹ porque la capa d semi-llena es más estable. Cu es similar: no [Ar] 3d⁹ 4s², sino [Ar] 3d¹⁰ 4s¹. Estas excepciones engañan a profesores y alumnos por igual. Memoriza Cr y Cu como mínimo; los otros (Mo, Ag, etc.) siguen el mismo patrón.
Un átomo es una unidad individual de un elemento (un núcleo con sus electrones). Una molécula es dos o más átomos unidos por enlaces químicos. El hidrógeno gaseoso H₂ es una molécula de dos átomos de hidrógeno; el agua H₂O es una molécula de dos hidrógenos y un oxígeno. Algunos elementos existen naturalmente como átomos sueltos (gases nobles: He, Ne, Ar) y otros como moléculas (O₂, N₂, Cl₂). 'Átomo' siempre es un núcleo; 'molécula' son varios átomos enlazados.
Los átomos ganan carga al ganar o perder electrones en interacciones químicas. El conteo de protones en el núcleo es fijo — cambiarlo requiere energía a nivel de física nuclear. Pero los electrones están en regiones externas y pueden añadirse o quitarse en enlaces químicos. Los metales tienden a perder electrones (cationes); los no metales tienden a ganarlos (aniones). El motor es acercarse a una configuración de gas noble, energéticamente favorable.
Protones y neutrones están unidos por la fuerza nuclear fuerte, que actúa solo a distancias muy cortas (unos pocos femtómetros). Es mucho más fuerte que la repulsión electromagnética a esa escala, así que vence la repulsión entre protones positivos. Los electrones están unidos al núcleo por atracción electromagnética, mucho más débil, así que orbitan a distancias unas 100.000 veces el diámetro nuclear. El átomo es casi todo vacío — si un núcleo fuera una canica, los electrones más próximos estarían a más de un kilómetro.
Sí — eso es un catión, un ion con carga positiva. El sodio pierde un electrón y se convierte en Na⁺ (11 protones, 10 electrones). El calcio pierde dos y se convierte en Ca²⁺ (20 protones, 18 electrones). La carga positiva máxima está limitada por la energía necesaria para arrancar cada electrón — eventualmente más de la que cualquier proceso químico aporta. En estrellas, los átomos pueden quedar despojados de la mayoría o todos sus electrones (iones muy cargados o núcleos desnudos).
Por ahora, el oganesón (Og, Z = 118) es el elemento más pesado con nombre confirmado. Es un gas noble sintético, hecho un átomo a la vez en aceleradores de partículas chocando calcio-48 con californio-249. Cada átomo de oganesón existe menos de un milisegundo antes de decaer. Los elementos 119 y 120 se buscan activamente; su descubrimiento extendería la tabla a otra fila. Hay una 'isla de estabilidad' teórica en Z = 114–120 donde algunos isótopos podrían ser más longevos.
Un orbital es una región 3D alrededor del núcleo donde es probable encontrar a un electrón — típicamente el volumen que contiene ~90% de la probabilidad. Los orbitales tienen formas: los s son esféricos, los p en forma de mancuerna, los d con forma de trébol de cuatro lóbulos y los f aún más complejos. Cada orbital alberga hasta 2 electrones (con espines opuestos, por el principio de exclusión de Pauli). El número y tipo de orbitales llenos ES la configuración electrónica.
El número de protones de un átomo siempre es igual a su número atómico (Z). El carbono tiene número atómico 6, así que todo átomo de carbono tiene exactamente 6 protones. El número atómico es lo que define al elemento — cambia el número de protones y tienes un elemento distinto. Aparece en cualquier tabla periódica como el entero pequeño sobre cada símbolo.
Resta el número atómico (Z) del número másico (A): neutrones = A − Z. Por ejemplo, el carbono-14 tiene número másico 14 y número atómico 6, así que tiene 14 − 6 = 8 neutrones. El número másico es el entero total de protones + neutrones, no el peso atómico estándar (que es un promedio ponderado de todos los isótopos naturales). Si solo te dan el peso atómico, redondea al entero más cercano para obtener el número másico típico.
Un átomo neutro tiene el mismo número de electrones que de protones — igual al número atómico. El carbono (Z = 6) tiene 6 electrones neutro. Para iones, resta la carga al recuento de protones: el ion sodio Na⁺ tiene 11 − 1 = 10 electrones (perdió uno). El ion cloruro Cl⁻ tiene 17 − (−1) = 18 electrones (ganó uno).
La configuración electrónica describe cómo se distribuyen los electrones en los orbitales atómicos (capas y subcapas), siguiendo el principio de Aufbau. Para el carbono: 1s² 2s² 2p². Lee como 2 electrones en 1s, 2 en 2s y 2 en 2p — 6 en total. Para elementos pesados, abreviamos las capas internas con el gas noble previo: [Ar] 4s² para el calcio significa 'todos los electrones del argón más 2 en 4s'. La configuración determina el comportamiento químico — los electrones de la capa externa controlan los enlaces.
El número atómico (Z) cuenta protones y define el elemento. El número másico (A) cuenta protones + neutrones e identifica el isótopo. Un átomo específico se escribe ᴬZ-X, donde X es el símbolo. Por ejemplo, ¹²₆C es carbono-12 (Z = 6, A = 12, 6 neutrones), mientras que ¹⁴₆C es carbono-14 (Z = 6, A = 14, 8 neutrones). Ambos son carbono, pero el segundo tiene 2 neutrones más.
La masa atómica de la tabla periódica es un promedio ponderado de todos los isótopos naturales del elemento, ponderado por abundancia natural. La masa atómica del cloro es 35,45 porque el cloro natural es ~76% cloro-35 y ~24% cloro-37. El número MÁSICO de cualquier átomo específico es siempre entero — solo cuenta protones + neutrones — pero el promedio entre todos los isótopos de una muestra típica no lo es. Para problemas rápidos, redondea al entero más cercano para obtener el isótopo dominante.
Un ion es un átomo (o grupo de átomos) con número desigual de protones y electrones, lo que le da una carga eléctrica neta. Los cationes son positivos (más protones que electrones — perdió electrones), como Na⁺ o Ca²⁺. Los aniones son negativos (más electrones que protones — ganó electrones), como Cl⁻ u O²⁻. El número de protones no cambia al formar un ion — solo cambia el número de electrones. Así se enlazan los átomos: la mayoría de compuestos iónicos se forman cuando un átomo cede electrones a otro (como sodio cediendo a cloro para formar NaCl).
Los números atómicos y conteos de protones son enteros exactos — no hay aproximación posible. Los pesos atómicos estándar proceden de la tabla IUPAC 2021 y son precisos a la cifra significativa mostrada (típicamente 3–5). Las configuraciones electrónicas usan el orden de Aufbau del estado fundamental con las excepciones conocidas (Cr es [Ar] 3d⁵ 4s¹, no 3d⁴ 4s²; Cu es [Ar] 3d¹⁰ 4s¹). Para los elementos sintéticos más pesados (Z ≥ 100), algunas propiedades son predichas; usamos números másicos de su isótopo más longevo.
Todos los pesos atómicos estándar en esta calculadora vienen de la Tabla 2021 de Pesos Atómicos Estándar de la IUPAC, el estándar internacional mantenido por la Comisión de Abundancias Isotópicas y Pesos Atómicos (CIAAW). Los números másicos para isótopos por defecto usan el más abundante o el de mayor vida media para sintéticos (Z ≥ 84 en general). Las configuraciones electrónicas siguen el orden Aufbau del estado fundamental con las excepciones conocidas (Cr, Cu, Mo, Pd, Ag, Au, Pt, La, Ce, Gd, Lu, Ac, Th, Pa, U, Np, Cm). Período y grupo siguen la disposición IUPAC moderna de 18 columnas; lantánidos y actínidos se muestran como 'sin grupo'. Masas de partículas son valores CODATA 2018 recomendados.