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quimica
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CUESTIONARIO DE QUÍMICA UNIDAD 1
1.- ¿Quién creo el concepto del átomo?
John Dalton quien en 1804,
2.- ¿Que son las leyes ponderales y cuáles son?
Las leyes ponderales son aquellas que rigen el comportamiento de la materia en los cambios químicos, en función de la masa de las sustancias que participan.
1. Ley de la conservación de la masa de Lavoisier
2. Ley de Proust o de las proporciones constantes3. Ley de Dalton o de las proporciones múltiples4. Ley de Richter o de los pesos equivalentes
3.- ¿Qué es el ánodo, cátodo, diodo, electrodo? El ánodo es un electrodo en el que se produce una reacción de oxidación, mediante la cual un material, al perder electrones, incrementa su estado de oxidación. Un cátodo es un electrodo que tiene una carga negativa el cual sufre una reacciónde reducción, mediante la cual un material reduce su estado de oxidación al recibirelectrones. Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Un electrodo es un conductor eléctrico utilizado para hacer contacto con una parteno metálica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, el vacío(en una válvula termoiónica), un gas (en una lámpara de neón), etc.
4.- ¿Los rayos de luz procedentes del polo negativo fueron llamados? rayos catódicos.
5.- ¿Menciona las características de los rayos catódicos? se propagan en línea recta,
atraviesan láminas de espesores pequeños,
transportan carga negativa, y
son desviados por campos eléctricos y magnéticos en concordancia con su carga negativa.
6.- ¿Quien descubrió el neutrón? Fue descubierto por James Chadwick en el año de 1932.
7.- ¿Qué dice la ley de proporciones definidas y quien la postulo? La ley de las proporciones constantes o ley de las proporciones definidas es una de las leyes estequiométricas, según la cual cuando se combinan dos o más elementos para dar un determinado compuesto, siempre lo hacen en una relación constante de masas. Fue enunciada por el farmacéutico y químico francés Louis Proust en 1795, basándose en
experimentos que llevó a cabo siendo profesor delReal Colegio de Artillería de Segovia de Segovia, por lo tanto también se conoce como Ley de Proust.
8.- ¿Describe la ley de proporciones múltiples quien la estableció y menciona un
ejemplo? La ley de Dalton o ley de las proporciones múltiplesformulada en 1808 por John
Dalton, es una de las leyes más básicas. Fue demostrada por el químico y físico francés Louis
Joseph Gay-Lussac. Dice:
Cuando dos o más elementos se combinan para dar más de un compuesto, una masa variable de uno de ellos se une a una masa fija del otro, y la primera tiene como relación números canónicos e indistintos.
9.- ¿Describe y ejemplifica los puntos principales de la teoría atómica de Dalton?
Los Cinco Puntos Principales de la teoría atómica de Dalton1. Los Elementos están Hechos de Partículas diminutas Llamadas Átomos.2.Todos los Átomos de la ONU Determinado hijo Elemento idénticos.3.Los Átomos de hijo Elemento ONU Diferentes de las de más cualquier OtroElemento, los Átomos de Elementos Diferentes sí pueden distinguish UNOS deOtros Por Sus respectivos pesos atómicos relativos.4.Los Átomos de la ONU Elemento se combinan con los Átomos de OtrosElementos párr Formar Compuestos Químicos, Un Compuesto de dado siempreTiene El Mismo Número Relativo de Tipos de Átomos.5.Los Átomos no se pueden crear de ni dividir v en Partículas Más Pequeñas, ni sedestruyen en el Proceso químico. Una Reacción química SimplementeCambia la forma En que los Átomos se agrupan
10.- ¿Mencionar las partículas subatómicas fundamentales y compararlas respecto a masa carga y localización del átomo? Son aquellas que en general están presentes en cualquier átomo. Toda materia esta formada principalmente por tres partículas fundamentales: electrones, protones y neutrones.
El conocimiento de sus características o propiedades y la forma en que interactúan es importante para comprender las propiedades de la materia. Las características de estas partículas se muestran en la siguiente tabla:
El átomo en la antigüedad
Los filósofos griegos discutieron mucho acerca de la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era más simple de lo que parecía. Algunas de sus ideas de mayor relevancia fueron:
Leucipo Demócrito
En el siglo V a. C., Leucipo sostenía que había un sólo tipo de materia y pensaba que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, obtendríamos un trozo que no se podría cortar más. Demócrito llamó a estos trozos átomos ("sin división").
La filosofía atomista de Leucipo y Demócrito podía resumirse en:
1.- Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos e invisibles.
2.- Los átomos se diferencian en su forma y tamaño.
3.- Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.
Empédocles
En el siglo IV a. C., Empédocles postuló que la materia estaba formada por 4 elementos: tierra, aire, agua y fuego.
Aristóteles
Aristóteles, posteriormente, postula que la materia estaba formada por esos 4 elementos pero niega la idea de átomo, hecho que se mantuvo hasta 200 años después en el pensamiento de la humanidad.
1.1.- La teoría atómica de Dalton
En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y de Demócrito. Según la teoría de Dalton:
1.- Los elementos están formados por partículas diminutas, indivisibles e inalterables llamadas átomos.
Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran distinguir entre los distintos elementos:
2.- Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en el resto de las propiedades físicas o químicas. Por el contrario, los átomos de elementos diferentes tienen distinta masa y propiedades.
3.- Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos según una relación numérica sencilla y constante.
De la teoría atómica de Dalton se pueden obtener las siguientes definiciones:
- Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades.
- Un elemento es una sustancia pura que está formada por átomos iguales.
- Un compuesto es una sustancia que está formada por átomos distintos combinados en una relación numérica sencilla y constante.
2.- El átomo es divisible
Una vez aceptada la teoría atómica de la materia, los fenómenos de electrización y electrólisis pusieron de manifiesto, por un lado, la naturaleza eléctrica de la materia y, por otro, que el átomo era divisible; es decir, que estaba formado por otras partículas fundamentales más pequeñas.
En esta página puedes ver ejemplos sobre fenómenos de electrización.
Los fenómenos eléctricos son una manifestación de su carga eléctrica. La unidad de carga eléctrica en el SI es el culombio (C).
Hay 2 tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa. dos cuerpos que hayan adquirido una carga del mismo tipo se repelen, mientras que si poseen carga de distinto tipo se atraen.
La materia es eléctricamente neutra, es decir, tiene la misma cantidad de cada tipo de carga. cuando adquiere carga, tanto positiva como negativa, es porque tiene más cantidad de un tipo que de otro.
A finales del siglo XIX y principios del XX, una serie de experimentos permitieron identificar las partículas responsables de la carga negativa (el electrón) y de la carga positiva (el protón). Estos experimentos proporcionaron los datos siguientes sobre la estructura de la materia:
- El átomo contiene partículas materiales subatómicas.
- Los electrones tienen carga eléctrica negativa y masa. Cada electrón posee una carga eléctrica elemental.
- Los protones tienen carga eléctrica positiva y mayor masa.
- Como el átomo es eléctricamente neutro, hay que suponer que el número de cargas eléctricas negativas (electrones) es igual al número de cargas positivas (protones).
11.- ¿Qué es número atómico? el número atómico es el número total de protones que tiene el átomo. Se suele representar con la letra Z. Los átomos de diferentes elementos tienen distintos números de electrones y protones. Un átomo en su estado natural es neutro y tiene número igual de electrones y protones. Un átomo de sodio Na tiene un número atómico 11, posee 11 electrones y 11 protones. Un átomo de magnesio Mg, tiene número atómico 12, posee 12 electrones y 12 protones, y un átomo de uranio U, que tiene número atómico 92, posee 92 electrones y 92 protones.
12.- ¿Qué es el número de masa? En química, el número másico o número de masa es
la suma del número de protones y el número de neutrones. Se simboliza con la letra A. (El uso
de esta letra proviene del alemán Atomgewicht, que quiere decir peso atómico, aunque sean
conceptos distintos que no deben confundirse. Por este motivo resultaría más correcto que la
letra A representaraAtomkern, es decir, núcleo atómico para evitar posibles confusiones.)
Suele ser mayor que el número atómico, dado que los neutrones del núcleo proporcionan a
éste la cohesión necesaria para superar la repulsión entre los protones.
El número másico es además el indicativo de los distintos isótopos de un elemento. Dado que
el número de protones es idéntico para todos los átomos del elemento, sólo el número másico,
que lleva implícito el número de neutrones en el núcleo, indica de qué isótopo del elemento se
trata. El número másico se indica con un superíndice situado a la izquierda de su símbolo,
sobre el número atómico. Por ejemplo, el 1H es el isótopo de hidrógeno conocido como protio.
El 2H es eldeuterio y el 3H es el tritio. Dado que todos ellos son hidrógeno, el número atómico
tiene que ser 1.
Para todo átomo e ion:
Número másico (A) = Número atómico (Z) + Número de neutrones
A = Z + N
1. 13.- ¿Cómo se calcula el número de electrones de un átomo? Calcula el número de electrones usando una vez más el número atómico. Un átomo contiene el mismo número de protones que de electrones. Por lo tanto, el número atómico de un elemento te indicará también cuántos electrones tiene.
Determinar la cantidad de neutrones
1. 1Localiza el número atómico del elemento cuya cantidad de neutrones deseas determinar.
2. 2
Redondea la cifra que está en la parte de arriba de la casilla del elemento (peso atómico) al número entero más próximo. Por ejemplo, un peso atómico de 36,43 se debe redondear a 36, mientras que uno de 75,78 se redondearía a 76.
3. 3Anota el resultado del redondeo.
4. 4Recuerda el número de protones o electrones que calculaste con anterioridad. (Recuerda: siempre va a ser el mismo número).
5. 5Resta el número de protones (o de electrones) al número obtenido en el paso 3, el del redondeo del peso atómico. Esto te dará la cantidad correcta de neutrones del elemento objeto de tu estudio. Por ejemplo, si el número de protones era de 34 y el peso atómico fue redondeado a 76, tendrás 76 - 34 = 42, que será el número de neutrones del elemento.
14.- ¿Un elemento contiene 11 protones y 12 neutrones identifica el elemento,
describe su símbolo y obtén la masa atómica? e 2: Encontrar el número de
neutrones en un átomo normal
1.
1Localiza el elemento en la tabla periódica. Para este ejemplo, se usará el osmio (Os),
que está en la sexta fila de abajo.
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2.
2Encuentra el número atómico del elemento. Tiende a ser el número más visible
perteneciente a un elemento dado y suele encontrarse encima del símbolo del elemento.
En la tabla de ejemplo, de hecho, no hay más números listados. El número atómico es
el número de protones de un solo átomo de ese elemento. Os es el número 76, lo que
significa que un átomo de osmio tiene 76 protones.
3.
3Encuentra el peso atómico. Este número suele encontrarse debajo del símbolo atómico.
Ten en cuenta que la gráfica de ejemplo se basa únicamente en el número atómico y que
no muestra el peso atómico. Pero no será siempre el caso. El osmio tiene un peso
atómico de 190,23.
4.
4Redondea el peso atómico al número entero más próximo para encontrar la masa
atómica. En este ejemplo, 190,23 se redondea a 190, lo que resulta un peso atómico de
190 para el osmio.
5.
5Resta el número atómico de la masa atómica. Ya que la gran mayoría de la masa
atómica se encuentra en los protones y neutrones, restar el número de protones (por
ejemplo el número atómico) de la masa atómica dará el valor calculadodel número de
neutrones en el átomo. Los números después de la coma decimal representan la
normalmente muy pequeña masa de electrones en el átomo. En el ejemplo, esto es: 190
(peso atómico) – 76 (número de protones) = 114 (número de neutrones).
6.
6Recuerda la fórmula. Para encontrar el número de neutrones en un futuro, simplemente
usa esta fórmula:
N = M – n
N = número de Neutrones
M = Masa atómica
n = número atómico
Método 2 de 2: Encontrar el número de neutrones en un isótopo
1.
1Localiza el elemento en la tabla periódica. Como ejemplo, se tomará el isótopo del
carbono-14. Ya que la forma no isotópica del carbono-14 es simplemente carbono (C),
encontrarás el carbono en la tabla periódica en la segunda columna de abajo.
2.
2Encuentra el número atómico del elemento. Suele ser el número más visible
perteneciente a un elemento dado y suele encontrarse encima del símbolo del elemento.
En la tabla de ejemplo, de hecho, no hay más números listados. El número atómico es
el número de protones de un solo átomo de ese elemento. C es el número 6, lo que
significa que un átomo de carbono tiene 6 protones.
3.
3Encuentra la masa atómica. Es realmente fácil con los isótopos, ya que se les da el
nombre de acuerdo a su masa atómica. Por ejemplo, el carbono-14 tiene una masa
atómica de 14. Una vez encuentras la masa atómica del isótopo, el proceso es el mismo
que el seguido para encontrar los neutrones en un átomo normal.
4.
4Resta el número atómico de la masa atómica. Ya que la gran mayoría de la mase
atómica se encuentra en los protones y neutrones, restar el número de protones (por
ejemplo el número atómico) de la masa atómica dará el valor calculadodel número de
neutrones en el átomo. En el ejemplo, esto es: 14 (peso atómico) – 6 (número de
protones) = 8 (número de neutrones).
5.
5Recuerda la fórmula. Para encontrar el número de neutrones en el futuro, simplemente
utiliza esta fórmula:
N = M – n
N = número de Neutrones
M = Masa atómica
n = número atómico
15.- ¿Con masa atómica de 65 y 35 neutrones obtén el número atómico de este elemento? Guía de teoría atómica (en versión simplificada).
Cuentan que Dalton (1766-1844) comenzó a elaborar su teoría acerca de los átomos por un interés puramente físico: suponer que la materia está compuesta por partículas infinitamente pequeñas que se atraen o repelen entre sí con distinta intensidad según la temperatura -y su propia naturaleza- se presentaba como la teoría que mejor explicaba las propiedades de gases, líquidos y sólidos.
Seguramente esta idea no era original, la innovación de Dalton consistió en suponer que existe una masa atómica característica para cada elemento, que los átomos de un elemento cualquiera tienen todos exactamente la misma masa, distinta de la de los átomos de cualquier otro elemento.
También, en suponer que los átomos de las sustancias compuestas (hoy decimos moléculas) se pudieran visualizar como un grupo o aglomerado de átomos de distintos elementos.
En los tiempos de Dalton se conocían ya –si bien con poca exactitud- las composiciones de muchas de las sustancias que los químicos usaban en sus experiencias. Como por ejemplo, que el amoníaco se compone de 82.25 % de nitrógeno y 17.75 % de hidrógeno.
El agua contiene un 88.81 % de oxígeno y 11.19 % de hidrógeno. Esta composición elemental porcentual, observada en cualquier muestra de agua pura, debería mantenerse también en cada molécula de agua, debía haber en los átomos que formaran la molécula de agua aproximadamente ocho veces más masa de oxígeno que de hidrógeno.
Se dio entonces a la tarea –que fue completada luego por otros químicos- de resolver el rompecabezas de asignar un valor
de masa atómica para cada elemento, y una proporción de átomos en cada molécula (valencia) de modo de poder explicar con éstos los valores de composición elemental de las sustancias compuestas. Así, una vez resuelto ese fenomenal sudoku, se establecieron las tablas de masas atómicas relativas que aún hoy –con actualizaciones periódicas- usamos.
Cuando los químicos escriben “H2O” en vez de “agua”, enfatizan que, de acuerdo con la teoría corriente, el agua está formada por moléculas que a su vez están formadas por la unión de dos átomos de hidrógeno a uno de oxígeno. Basta con buscar los valores de las masas atómicas asignadas a dichos elementos:
Ar H = 1.0079 uma
Ar O = 15.9994 uma
para verificar que la masa molecular del agua es
15.9994 uma + (2 *1.0079 uma) = 18,0152 uma
y entonces vemos que su composición elemental porcentual, calculada como
H: 100 * 2 * 1.0079 uma / 18,0152 uma = 11.19 %
O: 100 * 15.9994 uma / 18,0152 uma = 88.81 %
coincide con los valores experimentales que pueden verificarse en los laboratorios de química.
1. Calcule la composición elemental porcentual de las siguientes sustancias:
HCl; SH2; FeO; Fe2O3; HNO3; Na2CO3
¿Cómo calcular, usando el modelo atómico de Dalton, la composición atómica de las moléculas de un compuesto (la “formula” química del compuesto) a partir del conocimiento de su composición elemental porcentual? Hay para esto un procedimiento sencillo, tomemos como ejemplo nuevamente al agua:
Si el agua tiene un 11.19% de hidrógeno y un 88.81% de oxígeno, será porque, de acuerdo con la teoría atómica corriente, por cada
11.19 / 1.0079 = 11,1023 átomos de hidrógeno, hay
88.81 / 15.9994 = 5,5508 átomos de oxígeno,
esto es
11.1023 / 5.5508 = 2,0001
por cada átomo de oxígeno hay dos de hidrógeno. Lo que nos queda sin definir con estas cuentas es si la molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, o dos de oxígeno y cuatro de hidrógeno, etc.: en cualquiera de estos casos, la composición elemental porcentual calculada a partir de la fórmula, coincidiría con la experimental. Por esto, a la composición atómica calculada por este método se la llama “formula mínima” o, a veces, “empírica”.
Para poder asegurar que la fórmula química del agua es H2O y no H12O6, por ejemplo, necesitamos más información: la masa molecular. Si alguien puede determinarla experimentalmente, entonces podremos conocer con facilidad que cantidad de átomos de oxígeno e hidrógeno –siempre conservando la proporción 1:2- tiene esa masa.
Hay un algoritmo que permite –al estilo de la “regla de tres”- simplificar el cálculo de la fórmula mínima a partir de la composición elemental porcentual. Se trata de armar una tabla en la que indicamos en la primera columna los elementos presentes en el compuesto, en la segunda el % en masa de cada uno, en la tercera las masas atómicas y en la cuarta, el cociente del % por la masa atómica. Finalmente, en la última columna dividimos todos los valores de la anterior, por el menor de éstos. Veamos como funciona con el ejemplo del agua oxigenada, cuya composición elemental porcentual es 94.074% de oxígeno y 5.9264% e hidrógeno:
A B C B/C D
O 94.074% 15.9994uma 5.8798 1.00
H 5.9264% 1.0079uma 5.8799 1.00
La fórmula mínima o empírica del agua oxigenada es, entonces, HO. Pero como la masa molecular de este compuesto es 34.014 (el doble de la que correspondería a HO) aceptamos como fórmula química del agua oxigenada a: H2O2.
2. Calcule la fórmulas mínimas de los siguientes compuestos, conocidas sus composiciones elementales porcentuales:
a) S: 44.447%, Ca: 55.553%
b) H: 2.1439%; N:29.794%, O: 68.062%
c) C: 11.332%; O: 45.285%, Na: 43.382%
3. Calcule la fórmula molecular del óxido de nitrógeno de masa molecular 92.01 uma y composición N: 30.447%, O: 69.553%
Los átomos hipotetizados en la teoría de Dalton (y seguidores inmediatos) tenían sólo dos propiedades importantes: la masa, que caracterizaba a que elemento pertenecía, y la valencia, que caracterizaba el modo o proporción en que se combinaría con otros átomos.
Lo invitamos a leer en su libro de química la historia de las experiencias y descubrimientos que fueron obligando a los científicos a incorporar nuevas propiedades en la descripción de los átomos.
En el modelo atómico corriente (de uso en química, ajustado hace unos ochenta años; hay otros más modernos que no consideraremos en este curso introductorio) los átomos están formados por un núcleo pequeño y masivo, y un exterior casi vacío.
Las partículas subatómicas ocupantes de estos sub espacios atómicos son:
Los electrones, cargados eléctricamente (negativos, por convención) y con una masa de aproximadamente 0.0005uma.
Los protones, cargados eléctricamente (con carga de igual magnitud que los electrones, pero de polaridad opuesta –positivos por convención) y con una masa de casi 1 uma.
Los neutrones, eléctricamente neutros y de masa prácticamente igual a la suma de la de un protón y un electrón..
Según el modelo atómico corriente, los protones y neutrones ocupan el núcleo de los átomos, los electrones se ubican en el espacio exterior, como veremos a continuación.
Todos los átomos tienen protones, y la cantidad de éstos en un núcleo atómico es una importante propiedad llamada número atómico. Todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número atómico (y por lo tanto, también la misma cantidad de electrones, de otro modo estaríamos en presencia de iones, no de átomos, pero de esto nos ocupamos mas adelante). En cambio, la cantidad de neutrones puede variar entre átomos de un mismo elemento, dando lugar a la existencia de isótopos.
Puesto que los protones y los neutrones tienen masa similar, y la masa de los electrones es pequeña en comparación a las de éstos, se ha definido para los átomos la propiedad número másico, que no es otra cosa que la suma de las cantidades de protones y neutrones en el núcleo de cada átomo.
4. El radio de un átomo es aproximadamente unas diez mil veces mayor que el radio de su núcleo. Si un átomo pudiera agrandarse de tal manera que su radio fuera de 5 metros (digamos, algo más grande que el aula) ¿cuál sería el valor del radio del núcleo, expresado en milímetros?
5. El diámetro de un átomo de helio es de aproximadamente 102pm. Suponga que se pudieran alinear átomos de helio de tal forma que se tocaran unos con otros. ¿Cuántos átomos deberían ser necesarios para que, puestos uno junto al otro
en línea recta, hubiera 1 cm de distancia entre el primero y el último? 6. ¿Qué relación hay entre el número atómico y el número de electrones presentes en un átomo? ¿Y entre el número másico y el número de electrones? 7. ¿Por qué pueden encontrarse átomos de un mismo elemento que tengan distintos números másicos, no obstante tener el mismo número atómico? ¿Cómo se llaman los átomos del mismo elemento que tienen diferente número de masa?
8. ¿Por qué las masas atómicas suelen estar representadas por números con decimales, mientras los números de masa sonsiempre enteros?
9. Busque en la tabla periódica de los elementos, el valor del número atómico de los átomos de hidrógeno, y el de los átomos de carbono.
10. ¿Cuál es el número atómico de un átomo de Fe que tiene 28 neutrones? ¿y el de uno que tiene 29?
11. ¿Cuál es el número de masa de un átomo de Fe que tiene 28 neutrones? ¿y el de uno que tiene 29?
12. Los átomos de cloro se presentan en la naturaleza en dos variedades: una de masa atómica 34.968 uma y otra de 36.956 uma. El 75.53% de los átomos de cloro pertenece a la primera variedad, y el 24.47% restante, a la segunda. A
estos porcentajes se los suele denominar abundancias relativas. Calcule la masa atómica promedio del cloro, y compárela con el dato de masa atómica que –para el cloro- indica la tabla periódica de los elementos.
13. El litio también tiene (casi) solo dos tipos de átomos: unos de 6.0151 uma y otros de 7.0160 uma. ¿Cuántos protones, y cuantos neutrones, tiene cada una de los tipos de átomos? Calcule las abundancias relativas naturales de estos dos isótopos, sabiendo que la masa atómica promedio del Li es de 6.941 uma.
14. ¿Cuál es la unidad de masa atómica? ¿Y la de masa molecular? ¿Y la de masa molar?
15. ¿Cuál es la masa (en uma) de un átomo de carbono 12? ¿Y en kilogramos?
16. Señale que es erróneo o ambiguo en cada uno de los siguientes enunciados:
a) Un mol de hidrógeno contiene aproximadamente 6 1023 átomos de hidrógeno,
b) La masa molecular del NaCl es 58.5 uma.
c) La masa molecular del agua es de aproximadamente 18 g.
d) La masa molar del amoníaco es de aproximadamente 17 uma.
17. Cuando se busca en las tablas la masa atómica del carbono, se observa que su valor es 12.01 uma en lugar de 12.00. ¿Por qué?
18. Los átomos de cinc se presentan principalmente en estas cinco variedades: número másico abundancia relativa
64 48.63
66 27.90
67 4.10
68 18.75
70 0.62
Estos datos ¿son congruentes con el hecho de que la masa atómica del cinc sea 65.409 uma?
Una notación útil para visualizar fácilmente las nuevas propiedades de nuestro modelo atómico es
A
X
Z
Donde A es el número másico del átomo en consideración (X) y Z el número atómico. Así, los átomos del isótopo del cinc de menor masa se escriben
64
Zn 30
mientras que los de mayor masa se escriben
70
Zn 30
Si su computadora permite correr aplicaciones en Java, le recomendamos ejercitar estos temas con ésta que provee la Universidad de Colorado (EUA):
http://phet.colorado.edu/sims/build-an-atom/build-an-atom_es.jar
19 Para cada una de las siguientes especies, indique el número de protones y de neutrones presentes en el núcleo atómico:
20. Indique el número de protones, neutrones y electrones en cada una de las siguientes especies:
21. Para estos isótopos de gases nobles;
determine:
a) el número de protones y de neutrones en el núcleo de cada átomo y
b) determine la proporción entre neutrones y protones en el núcleo de cada átomo. Describa cualquier tendencia general que descubra en la forma en que esta relación cambia al aumentar el número atómico (sugerencia: le puede ayudar el graficar la masa atómica contra el número atómico, para todos estos elementos).
22. Escriba el símbolo apropiado para cada uno de los siguientes isótopos: a) Z = 11 A = 23; b) Z = 28 A = 64; e) Z = 74 A = 186; d) Z = 80 A = 201.
23. ¿Cuál de los siguientes símbolos proporciona más información acerca de un átomo, 23Na ó 11Na?
24. En la siguiente tabla se indican algunas propiedades de ciertos átomos. Complete los faltantes.
Átomo del elemento: Zn F
Número de electrones 10
Número de protones 5 19 35
Número de neutrones 5 7 36 46 6 10
Número másico 39
Número atómico 6
25. Un átomo de un elemento metálico tiene número de masa de 65, y 35 neutrones en el núcleo. El catión derivado de este isótopo tiene 28 electrones. Escriba el símbolo de este catión.
26. Indique el número de protones y de electrones en cada uno de los siguientes iones: Na+, Ca2+, Al3+, Fe2+, I-, F-, S2-, O2- y N3-.
Hasta aquí hemos avanzado en la ejercitación de las propiedades nucleares de los átomos, siempre considerando la teoría atómica corriente (esto es, simplificada)
Los electrones están fuera del núcleo, ocupando lugares de delimitado difuso, que corresponden a “preferencias” energéticas de justificación algo complicada, que en este curso introductorio pasaremos por alto (bah, como ya lo hicimos con el núcleo atómico)
Hace aproximadamente 80 años, Erwin Schrödinger desarrolló un modelo matemático (la ecuación de Schrödinger) que permite calcular la probabilidad de encontrar electrones en las proximidades de un núcleo atómico. Como función matemática que es, tiene variables (independientes y dependientes) y parámetros. Veamos primero esto con un modelo más sencillo: la ecuación de la densidad
m = d * V
nos permite calcular (esto es, conocer sin necesidad de hacer la experiencia) la masa m de un cuerpo cualquiera, conocidos su volumen V y densidad d. Observe que la función no parece imponer limitaciones para la naturaleza del parámetro d: para cada valor de V nos devuelve un resultado, no importa se d es real, entero, negativo, imaginario. Pero para que el resultado tenga sentido físico, para que la ecuación represente a un sistema real, d no puede ser negativo, por ejemplo, porque no conocemos cuerpos (de masa positiva) con volumen negativo.
Con la ecuación de Schrödinger pasa lo mismo: para que su solución tenga sentido físico, sus parámetros (que son vectores de tres elementos) también están limitados en cuanto a los valores que pueden adoptar.
A los elementos de estos vectores o ternas ordenadas se los denominó n, l y m, en la jerga matemática, [ n, l, m ].
n sólo puede adoptar valores naturales: 1, 2, 3, ... etc
l sólo puede adoptar valores enteros entre 0 y n-1
m sólo puede adoptar valores enteros entre –l y l
Así, son vectores con los que el modelo tiene sentido físico
[ 1, 0, 0]
[ 3, 2, -2]
[ 3, 2, 0]
pero no, por ejemplo
[ 1, 1, 0]
[ 2, 1, 5]
A estos vectores que dan “realismo” al modelo matemático se les dio el poco feliz nombre de orbital: no tienen nada que ver con nada que se parezca a una órbita en el sentido astronómico (en fin, mol tampoco tiene nada que ver con molécula, son cosas de la química).
27. Haga una lista con los valores de l y m permitidos para un electrón que está en el nivel cuántico n=3.
28. a) Para n=5 ¿cuales son los valores posibles del número cuántico l?; b) Para l=3 ¿cuales son los valores posibles de ml?
El orbital de números (llamados números cuánticos) más bajos, [1, 0, 0] indica una zona de probabilidad cercana al núcleo, llamada de baja energía (puede pensar en una maceta ¿o un piano? que esté en el balcón del primer piso, comparada con otra igual que esté en el del décimo piso).
La solución con orbitales [2, 0, 0], [2, 1, -1], [2, 1, 0] y [2, 1, 1] indica una zona de alta probabilidad de encontrar electrones, de mayor energía que la anterior, y así de seguido con los valores crecientes, en primer lugar de n, luego l y finalmente. m.
La teoría “orbital” sólo prevé tres números cuánticos (los ya vistos n, l y m) pero fue necesario aceptar que las zonas (y energías) por ella previstas para cada orbital, daba cabida a dos electrones, diferenciados entre sí por una propiedad magnética llamada spin (s) por lo que se expandió el orbital para dar cabida a este cuarto elemento (al que se le asignan valores fraccionarios, -1/2 y +1/2, para diferenciarlo de los números cuánticos “legítimos”).
También, comenzó a llamarse “orbital” a las zonas del espacio próximas al núcleo donde, según esta teoría, era más probable encontrar electrones.
Así, un átomo de hidrógeno, que tiene un solo protón, debe tener su electrón en un orbital [1, 0, 0, -1/2]. Observe como lo decimos: no es que el electrón esté en el vector, la costumbre impuso el hábito de identificar el vector (orbital) con la zona de probabilidad que determina.
El helio, que tiene dos protones, debe tener sus dos electrones en orbitales [1, 0, 0, -1/2] y [1, 0, 0, +1/2], el litio sus tres electrones en orbitales [1, 0, 0, -1/2], [1, 0, 0, +1/2] y [2, 0, 0, -1/2], etc. Al listado de los orbitales de un átomo ocupados por electrones se lo llama configuración electrónica.
Todo esto, supuestos los átomos en sus estados fundamentales o de menor energía, un átomo de hidrógeno “excitado” por haber recibido energía extra desde el exterior, puede tener su electrón en el orbital [2, 0, 0, -1/2] por ejemplo, o cualquier otro. Naturalmente, cuando cese la excitación, entregará la energía recibida “cayendo” nuevamente a su orbital de base, y [1, 0, 0, -1/2].
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29. Indique si se absorbe o se emite energía cuando se efectúan las transiciones electrónicas siguientes en el hidrógeno: a) de n=5 a n= 2; b) retiro total de un electrón del estado n=3. 30. Indique en cual de las siguientes transiciones electrónicas en el hidrógeno se absorbe mas energía: a) de n=3 a n=6; b) ionización de un electrón a partir de su estado basal.
31. Escriba una lista con todas las subcapas o subniveles, y orbitales asociados, con el número cuántico principal n, cuando n= 6.
Con la finalidad de simplificar la notación (y otras razones históricas que pasaremos por alto) se denomina “orbitales s” a todos aquellos en los que el segundo número cuántico, l, adopte el valor cero; “orbitales p” a todos aquellos en los que l=1; “orbitales d” cuando l=2; y “orbitales f” cuando l=3. A esta nueva forma de nombrar los orbitales por familias de energías similares, se la llamanotación espectroscópica.
32. Cuales son las similitudes y diferencias entre un orbital 2s y uno 3s. En el átomo de hidrógeno ¿cuál de ellos es de menor energía? 33. Dados los siguientes orbitales en notación espectroscópica, dé los valores de su número cuántico principal: a) 2p, b) 3s, c) 5d. 34. Para cada uno de los siguientes subniveles, proporcione todos los valores de los cuatro números cuánticos (n, l, m y s) y el número de orbitales en cada subnivel a) 4p, b) 3 d, c) 3s, d) 5f. 35. Dé los valores de n, l y m para: a) cada orbital en la subcapa 4f; b) cada orbital en la capa n=2. 36. ¿Cuál es el número máximo de electrones que se pueden encontrar en cada uno de los siguientes subniveles? 3s, 3d, 4p, 4f y 5f. 37. ¿Cual de los siguientes conjuntos de números cuánticos están permitidos para un electrón en un átomo de hidrógeno?a) n=2, l=1, m=1;b) n=1, l=0 , m=-1;c) n=4, l=2, m=-2;d) n=3, l=3, m=0.
16.- ¿Cuántos protones, neutrones y electrones tienen los siguientes elementos. Al, S, Cu, U, Br?
17.- ¿Los átomos de un mismo elemento químico tienen todos en su núcleo el mismo número de?
18.- Un átomo tiene 12 protones, 13 neutrones y 12 electrones ¿Cuál es su número atómico?
19.- ¿Los isótopos oxigeno 16, oxigeno 17, O 18, se diferencian en?
20.- ¿Un átomo de Wolframio tiene 74 protones, 108 neutrones, ¿cuál es su representación adecuada?
21.- Señala las afirmaciones correctas:
22.- El átomo no es indivisible ya que al aplicar un fuerte voltaje a los átomos de un elemento en estado gaseoso, estos emiten partículas con carga negativa. ¿De quien es este modelo atómico?
23.- Al reaccionar 2 elementos químicos para formar un compuesto lo hacen siempre en la misma proporción de masas ¿De quién es esta teoría?
24.- Los átomos de los elementos en estado gaseoso producen, al ser excitados, aspectos discontinuos característicos que deben reflejar su estructura electrónica ¿De quién es este modelo?
25.- al bombardear los átomos de una lámina delgada con partículas cargadas respectivamente algunas rebotan en un pequeño núcleo situado en el átomo ¿De quién es este modelo?
26.- ¿Qué es la radioactividad y quien la descubrió?
27.- ¿Cuáles son los tipos de radioactividad y cuales es su definición de cada uno d ellos?
28.-¿En qué consiste el modelo atómico de Rutherford?
29.-¿Porque es importante para la química entender la radio acción electromagnética?
30.- ¿Cual es el principio de incertidumbre?
31.- ¿Cuál es el postulado de dualidad o de Broglie?
32.- ¿Cuál es la teoría de Planck?
33.- ¿Escribe los números cuánticos n, l, m, s?
34.- ¿Menciona los principios que sirven para comprender las configuraciones eléctronicas?
35.- Utilizando la tabla periódica, determina la configuración electrónica y el diagrama energético de los siguientes elementos.
A) Sr : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2
B) K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
C) P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
D) Bismuto : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p3
E) polonio: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p4
F) bario: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2
G) Kripton: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
H) francio: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s1
I) platino: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1 4f14 5d9
J) terbio: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
K) Oxigeno: 1s2 2s2 2p4
L) Hierro: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
M) cadmio: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10
36.- Los elementos en la clasificación periódica se agrupan en orden creciente de acuerdo a su:
A) Masa atómica
B) Masa molecular
C) Número atómico
D) Peso atómico
37.- Los elementos de una familia tienen propiedades químicas semejantes y generalmente el número de grupo nos indica y nos da a conocer el número electrones que los elementos poseen en su último nivel esto se conoce con el nombre de:
A) isotopo
B) Nivel de energía
C) Periodo químicos
D) electrones de valencia
38.- Los elementos del grupo 1 A se caracterizan por tener en su último nivel:
A) 7 electrones
B) 1 electrón
C) 2 electrones
D) 8 electrones
39.- La tabla periódica en su forma actual asida divida en:
A) 4 regiones o bloques s, p, d, f
B) 7 regiones o bloques j, k, l, m, n, o, p
C) 3 regiones o bloques s, p, d
D) 2 regiones o bloques s, p
40.- Los elementos que pertenecen a la misma familia de la tabla periódica presentan el mismo número de:
A) Electrones
B) niveles ocupados por los electrones
C) electrones en el último nivel
D) Protones
41.- Los elementos que forman a una familia tiene propiedades semejantes opr que presentan el mismo número de:
A) electrones
B) Electrones en el último nivel
C) atómico
D) Niveles
42.- El número de elementos que forman el periodo 6 de la clasificaion periódica son:
a) 8
b) 18
C) 10
D) 32
43.- Son elementos no metálicos:
a) Sr, P6, Br
b) S, As, Br
c) Li, Cs, Cu
d) Ca, Na, F
44.- Configuración electrónica:
1S2 , 2P6 , 3S2, 3P4
Corresponde a un elemento que pertenece al grupo y periodo de:
a) IV A, 6
b) II A, 3
c) II B, 8
d) VI A, 6
