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Química Resueltos(Soluciones) Teoría Atómica 1º Bachillerato

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Nivel 1º Bachillerato Opciones Ciencias de la Naturaleza, de la salud y Sociales

Text of Química Resueltos(Soluciones) Teoría Atómica 1º Bachillerato

4 Los tomos1. Explica, teniendo en cuenta el modelo atmico de Thomson, que cuando se frotan, unos cuerpos adquieren electricidad positiva, y otros, negativa. Por qu se atraen cuerpos que tienen distinto tipo de electricidad y se repelen los que la tienen del mismo tipo? De acuerdo con el modelo de Thomson, los tomos estn formados por una masa de carga positiva en la que estn insertas pequeas partculas de carga negativa: los electrones. Los tomos son neutros: su carga positiva coincide con el nmero de electrones. Al frotar un cuerpo se puede producir un movimiento de electrones. Unos cuerpos ganan electrones por frotamiento y, por tanto, se cargan negativamente. Otros cuerpos pierden electrones por frotamiento y, por tanto, se cargan negativamente. Cuando se aproximan cuerpos con carga de distinto signo, se atraen, porque los electrones tratan de redistribuirse para recuperar la neutralidad inicial de la materia. Por este mismo motivo, cuando se aproximan cuerpos con carga el mismo signo, se repelen, ya que no tienen forma de recuperar la neutralidad interna entre ellos. 2. En algunos libros se denomina al modelo atmico de Thomson como el del pudin de pasas. Por qu crees que se le llama as? El puding es un pastel con masa similar a la del bizcocho que tiene pasas en su interior. Recuerda a los tomos de Thomson, formados por una masa de carga positiva en la que haba pequeas partculas de carga negativa (los electrones). 3. La masa atmica del elemento potasio es 39,10 u. Existen tres istopos de este elemento: uno de masa 38,96 u, otro, 39,96 u, y el tercero, 40,96 u. El de masa 39,96 u es tan escaso que lo podemos considerar despreciable. Cul es la abundancia de cada uno de los otros istopos? Suponiendo que la abundancia del istopo de masa 38,96 es x, la del de masa 40,96 es (100 x), ya que la abundancia del de masa 39,96 es despreciable: masa atmica media = masa 1 istopo porcentaje + masa 2 istopo porcentaje 100 38, 96 x + 40, 96 (100 x ) 39,10 = 100 39,10 100 = 38, 96 x + 40, 96 (100 x ) = = 38, 96 x + 4096 40, 96 x 186 = 93 38, 96 x + 40, 96 x = 4096 3910 x = 2er

Abundancia del istopo de masa 38,96: 93 %. Abundancia del istopo de masa 40,96: 100 93 = 7 %.

1

4.

Indica cuntos protones, neutrones y electrones tienen las siguientes partculas. Identifica cules son istopos del mismo elemento y cules son iones de alguno de los tomos presentes: a) b) c)16 8

B 16 2+ 8C 17 8D

d) 16 E 1 7 e) 16 F 2 9 f) 16 G 716 8

B

16 8

C 2+8 8 6

17 8

D

16 7

E

16 9

F 29 7

16 7

G

Protones Neutrones Electrones

8 8 8

8 9 8

7 9 8

7 9 7

11

Son istopos del mismo elemento: 16 B, 17 D 8 8 Son iones de alguno de los tomos presentes: es catin del 6 C 2+, es catin del 16 B, 8 8 1 66 E , es anin del 16 G, 7 7 5. Calcula los radios de las cinco primeras rbitas para el tomo de hidrgeno. Dato: a = 0,529 (1 = 1010 m). De acuerdo con el modelo atmico de Bohr, el radio de la rbita es r = a n2.N. rbita 1 2 3 4 5 Radio (m) 0,529 1010 2,116 10-10 4,761 10-10 8,464 10-10 13,225 10-10

6.

Explica por qu en un tomo puede haber 5 orbitales 5d y 7 orbitales 6f. Los orbitales d tienen de nmero cuntico l = 2. Cuando l = 2, el nmero cuntico magntico puede tener los valores: 2, 1, 0, +1, +2, lo que indica que hay 5 orbitales de tipo d. El nmero cuntico l puede valer 2 cuando el nmero cuntico n 3. Existen 5 orbitales d a partir del nivel 3. Por tanto, en el nivel 5 existen 5 orbitales d. Los orbitales f tienen de nmero cuntico l = 3. Cuando l = 3, el nmero cuntico magntico puede tener los valores: 3, 2, 1, 0, +1, +2 +3, lo que indica que hay 7 orbitales de tipo f. El nmero cuntico l puede valer 3 cuando el nmero cuntico n 4. Existen 7

2

4 Los tomosorbitales f a partir del nivel 4. Por tanto, en el nivel 6 existen 7 orbitales f. 7. Indica si son posibles los siguientes conjuntos de nmeros cunticos y, si no lo son, haz las correcciones necesarias para que sean posibles (n, l, m, s): (3, 0, 0, +1/2) (4, 2, 2, 1/2) (2, 1, 1, 1/2) (7, 2, 3, 1/2) (0, 1, 0, 1/2) (3, 0, 0, 1/2)

Los valores posibles de los nmeros cunticos vienen determinados por las reglas que se especifican en la pgina 87: (3, 0, 0, +1/2): es posible. (4, 2, 2, 1/2): es posible. (2, 1, 1, 1/2): es posible. (7, 2, 3, 1/2): no es posible, ya que si l = 2, m solo puede adoptar los valores: 2, 1, 0, 1, 2. (0, 1, 0, 1/2): no es posible ya que el nmero cuntico n no puede valer 0. (3, 0, 0, 1/2): es posible. 8. Identifica el orbital en el que se encuentra cada uno de los electrones definidos por los nmeros cunticos del ejercicio anterior. (3, 0, 0, +1/2): orbital 3s. (4, 2, 2, 1/2): orbital 4d. (2, 1, 1, 1/2): orbital 2p. (3, 0, 0, 1/2): orbital 3s. 9. Explica cuntos electrones puede haber en todos los orbitales del nivel n = 3.nRadio 0 3 1 2 Radio 0 1, 0, +1 2, 1, 0, +1, +2 Radio 1 3 5 8

Nmero total de orbitales

En cada orbital puede haber hasta 2 electrones. En total, en el nivel n = 3 puede haber 18 electrones 10. Escribe la configuracin electrnica de los siguientes elementos: a) Ca b) Sn c) Cs2

d) N2 6 2

e) I6 2

f) Ba

g) Al

h) Xe

a) Ca (Z = 20): 1s 2s 2p 3s 3p 4s b) Sn (Z = 50): 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p2

3

c) d) e) f) g) h) 11.

Cs (Z = 55): 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s1 N (Z = 7): 1s22s22p3 I (Z = 53): 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p5 Ba (Z = 56): 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s2 Al (Z = 13): 1s22s22p63s23p1 Xe (Z = 54): 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p6

Estudia si las siguientes configuraciones electrnicas corresponden a un tomo en estado fundamental, prohibido o excitado: a) 1s22s22p64s1 b) 1s22s22p5 c) 1s22s22p73s2 d) 1s22s12p63s1

a) Corresponde a un tomo en estado excitado, ya que el electrn que se encuentra en el orbital 4s no est en el orbital de menor energa posible (sera el 3s). b) Corresponde a un tomo en estado fundamental. Todos los electrones se encuentran en el orbital de menor energa posible y en cada orbital hay, como mximo, 2 electrones (consecuencia del principio de exclusin). c) Corresponde a un tomo en estado prohibido. Es imposible que haya 7 electrones en los tres orbitales 2p. Si as fuese, en uno de los orbitales habra 3 electrones, lo que indicara que dos de ellos tendran los 4 nmeros cunticos iguales. Esto va en contra del principio de exclusin. d) Corresponde a un tomo en estado excitado. Uno de los electrones que deberan estar en el orbital 2s ha pasado al orbital 3s, de mayor energa. 12. Las siguientes configuraciones electrnicas pertenecen a tomos que no se encuentran en estado fundamental. Explica por qu y escribe la configuracin correspondiente al tomo en el estado de menor energa posible: a) 1s22p3 b) 3s2 c) 1s22s22p63s23d2 d) 1s22s12p6

a) Hay electrones en orbitales 3p y est vaco el orbital 2s, de menor energa. b) Si el tomo solo tiene dos electrones, deben estar en el orbital 1s, y no en el 3s, que tiene ms energa. c) De acuerdo con el diagrama de Moeller, el orbital 3d tiene ms energa que el 3p y el 4s. d) El orbital 2s tiene menos energa que los orbitales 2p. Por tanto, antes de que los electrones se siten en los orbitales 2p, debe llenarse el orbital 2s con 2 electrones.

4

4 Los tomos13. Escribe la configuracin electrnica del germanio e indica los nmeros cunticos que definen sus electrones del ltimo nivel. Ge (Z = 32): 1s22s22p63s23p64s23d104p2 El ltimo nivel del Ge es el 4. En l tiene 2 electrones en el orbital 4s y los otros 2, en orbitales 4p (uno en cada uno y desapareados). Los conjuntos de nmeros cunticos que definen estos electrones son: (4, 0, 0 +1/2); (4, 0, 0 1/2); (4, 1, 1 +1/2); (4, 1, 0 +1/2) Nota: los dos ltimos electrones deben tener el mismo espn (podra ser 1/2) y deben estar en distintos orbitales p (el nmero cuntico magntico debe ser distinto). 14. Escribe la configuracin electrnica del calcio y di cuntos electrones hay en este tomo que tengan el nmero cuntico l = 1 y cuntos el l = 2. Ca (Z = 20): 1s22s22p63s23p64s2 Nmero cuntico l = 1 indica orbitales de tipo p. El Ca tiene 12 electrones de este tipo (2p6 3p6). Nmero cuntico l = 2 indica orbitales de tipo d. El Ca no tiene electrones de este tipo. 15. Escribe la configuracin electrnica del calcio y di cuntos electrones hay en este tomo que tengan el nmero cuntico m = 1. Ca (Z = 20): 1s22s22p63s23p64s2 El nmero cuntico m = 1 es compatible con valores de l 1. En el caso del Ca solo son los orbitales de tipo p. En cada nivel, uno de los orbitales p tendr m = 1, por lo que el Ca tiene 4 electrones con m = 1 (2p2 3p2). 16. Qu quiere decir que un tomo se encuentra en un estado excitado? Que no todos sus electrones se encuentran en el orbital de menor energa posible; alguno ha pasado a un orbital de mayor energa, y se dice que est excitado. 17. Escribe la configuracin electrnica del cloro, predice su valencia y escribe la configuracin electrnica del ion cloro. Cl (Z = 17): 1s22s22p63s23p5 Valencia = 1, ya que si capta un electrn alcanza la configuracin del gas noble Ar: Cl: 1s22s22p63s23p6 18. Un ion tiene carga 3 y la configuracin electrnica del Ne. De qu ion se trata? Del N3, ya que su nmero atmico es tres unidades menos que el del Ne y, cuando capta 3 electrones, adquiere carga 3 y la configuracin del Ne.

5

19.

Observando su colocacin en la tabla peridica, especifica la configuracin del nivel de valencia de: a) Ar b) Ga c) Sn d) Ba e) Fe f) Br

Ar Grupo Perodo Configuracin nivel de valencia 18 3 3s23p6

Ga 13 4

Sn 14 5

Ba 2 6 6s2

Fe 8 4 4s23d6

Br 17 4 4s23d104p5

4s23d104p1 5s24d105p2

20.

En qu grupo y en qu periodo estarn los elementos cuya configuracin del nivel de valencia es: a)

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