Ejercicios del Tema 1: Modelos atómicos
1) Completa las celdas en blanco. Ayúdate con una tabla periódica.
Símbolo Z A Nº p+ Nº e- Nº n
Be 9
13 14
64 29
39 19
34 44
2) Completa la siguiente tabla. Ayúdate con una tabla periódica.
Símbolo Z Nº neutrones A Nº electrones Carga eléctrica
20 41 0
12 14 10
Si 28
Sn 119
Pb2+ 207
17 18 -1
38 88 2 +
30 26 0
23 10 1 +
3) Los siguientes símbolos, representan a unos determinados isótopos: 106
46
Pd
; 5928
Ni
; 11248
Cd
; 10847
Ag
.Contesta razonadamente para cada uno de ellos: a) ¿De qué elemento es el isótopo?
b) ¿Cuántos protones tiene este isótopo? c) ¿Cuántos neutrones tiene este isótopo?
d) Si un átomo de este elemento se ioniza y adquiere una carga doble positiva, ¿cuántos electrones tendrá este ion?
e) Escribe el símbolo de otro isótopo que pudiera existir de este elemento.
4) Indica el número de protones (p+), neutrones (n) y electrones que tienen los siguientes átomos: a) Cr3 +
24 52
b) F -9 19
d) S2 -16 32
5) Los estados que ocupa un electrón en un átomo se indica mediante sus cuatro números cuánticos de la siguiente manera: ( n ; l ; ml ; ms). Rellena los huecos que hay en los siguientes ejemplos:
a) ( ; ; 0 ; ½) sabiendo que está en el un orbital p del tercer nivel energético. b) ( ; ; ; -½) sabiendo que está en el primer nivel energético.
c) (4 ; 0 ; ; ½)
d) ( ; ; -2 ; -½) sabiendo que está en el un orbital d del quinto nivel energético. e) ( ; ; ; -½) sabiendo que está en el un orbital s del tercer nivel energético.
6) Inica qué estados electrónicos son correctos y cuáles incorrecto. Di dónde están las incorrecciones. a) ( 1 ; 1 ; 0 ; 1/2)
b) ( 0 ; 0 ; 0 ; -1/2) c) ( 2 ; 2 ; 1 ; 1/2 )
d) ( 3; 2 ; -2 ; 3/2) e) ( 4 ; 1 ; 2 ; -1/2) f) ( 2 ; 1 ; -1 ; -1/2)
7) Un electrón en su átomo tiene de números cuánticos (3 , 1 , -1 ; ½). ¿Cuánto valen sus números cuánticos? ¿Qué puedes decir de este electrón? ¿Puede existir un electrón con ( 2 , 0 , 1 , -½) ?
8) Sabemos que un electrón está en el nivel tres de energía. ¿Qué posible números cuánticos puede tener? 9) Realiza la configuración electrónica de los siguientes átomos: H, Li, N, Ne, Mg, Cl, Ca, Fe, As, y Rb. Una vez hecha las configuraciones electrónicas indica justificadamente a qué bloque pertenece cada elemento, y precisa justificando a qué grupo y periodo.
10) El magnesio es un elemento que se encuentra en la tabla periódica en el periodo 3 y grupo 2. El antimonio es un elemento que se encuentra en la tabla periódica en el periodo 5 y grupo 15. El estroncio es un elemento que se encuentra en la tabla periódica en el periodo 5 y grupo 2. El selenio es un elemento que se encuentra en la tabla periódica en el periodo 4 y grupo 16. El litio es un elemento que se encuentra en la tabla periódica en el periodo 2 y grupo 1. El cloro es un elemento que se encuentra en la tabla periódica en el periodo 3 y grupo 17. Contesta razonadamente a las siguientes cuestiones para cada elemento.
a) ¿Cuántas capas de electrones tiene este elemento? b) ¿Cuántos electrones de valencia tiene?
c) ¿Cuál será el ion más estable que formará este elemento? d) ¿Este elemento tendrá características de metal o de no metal?
11) Inida la masa aproximada de los siguientes isótopos, en umas y en gramos: a) Silicio-28
b) Cobalto-59
c) Yodo-127 d) Oro-197
¿Cuántos átomos de cada tipo son necesarios juntar para tener un miligramo?
12) Determina la masa atómica de los siguientes elementos habiendo los isótopos que lo forman: a) 35Cl en 75,77 % y 37Cl en 24,23 %.
13) Determina la masa atómica de los siguientes elementos habiendo los isótopos que lo forman: a) 14N en 99,634 % y 15N en 0,366 %.
b) 54Fe en 5,845 %; 56Fe en 91,754 %; 57Fe en 2,119 %y 58Fe en 0,282 %.
Respuestas
1) Para rellenar la tabla, hay que tener en cuenta, que el nº atómico (Z) caracteriza al elemento, y que también nos indica el nº de protones que tiene un átomo de ese elemento en su núcleo. También hay que saber, que un átomo neutro, tiene el mismo nº de electrones que de protones. Por último, el nº másico (A) nos dice el nº de protones más neutrones que un determinado átomo tiene en su núcleo. Dos átomos con igual Z y distinto A son dos átomos del mismo elemento, ya que tienen el mismo nº de protones, aunque tengan distinto nº de neutrones. Estos átomos son isótopos entre sí, y pesarán distinto.
Símbolo Z A Nº p+ Nº e- Nº n
Be 4 9 4 4 5
Al 13 27 13 13 14
Cu 29 64 29 29 35
K 19 39 19 19 20
Se 34 78 34 34 44
2) En este ejercicio ahora hay que tener en cuenta que los átomos pueden ionizarse, para ello ganan o pierden electrones, que dando así una carga distinta de cero. Fíjate que los metales suelen ionizarse positivamente con una carga igual a su valencia, mientras que los no metales se ionizan negativamente con una carga igual a su valencia negativa.
Símbolo Z Nº neutrones A Nº electrones Carga eléctrica
Ca 20 21 41 20 0
Mg 12 14 26 10 +2
Si 14 14 28 14 0
Sn 50 69 119 50 0
Pb2+ 82 125 207 82 0
Cl 17 18 35 18 -1
Sr 38 50 88 36 2 +
Fe 26 30 56 26 0
Na 11 12 23 10 1 +
3) Hay que saber que el nº atómico es el nº de protones, que el nº másico es el nº de protones y neutrones, que si un átomo pierde electrones, queda cargado positivamente, y que un isótopo es un átomo del mismo elemento pero con distinto nº másico.
106
46
Pd
a) paladio b) 46 c) 106 – 46 = 60 d) 46 – 2 = 44 e) 108112
48
Cd
a) cadmio b) 48 c) 112 – 48 = 64 d) 48 – 2 = 46 e) 11348
Cd
10847
Ag
a) plata b) 47 c) 108 – 47 = 61 d) 47 – 2 = 45 e) 10647
Ag
4) a) 24 p+, 28 n, 21 e-. b) 9 p+, 10 n, 10 e-. c) 19 p+, 20 n, 18 e-. d) 16 p+, 16 n, 18 e-.e) 22 p+, 26 n, 22 e-. f) 7 p+, 7 n, 10 e-.
5) a) ( 3 ; 1 ; 0 ; ½) ; b) ( 1 ; 0 ; 0 ; -½) ; c) (4 ; 0 ; 0 ; ½) ; d) ( 5 ; 2 ; -2 ; -½) ; e) ( 3 ; 0 ; 0 ; -½) . 6) a) ( 1 ; 1 ; 0 ; 1/2) , incorrecto: si n=1, l no puede se 1.
b) ( 0 ; 0 ; 0 ; -1/2) , incorrecto: n no puede ser cero. c) ( 2 ; 2 ; 1 ; 1/2 ) , incorrecto: si n=2, l no puede ser 2.
d) ( 3; 2 ; -2 ; 3/2) , incorrecto: ms no puede ser algo distinto de 1/2 o -1/2.
e) ( 4 ; 1 ; 2 ; -1/2) , incorrecto, si l=1, ml no puede ser 2.
f) ( 2 ; 1 ; -1 ; -1/2) , correcto.
7) El electrón (3 , 1 , -1 ; ½) tiene como número cuántico principal n=3 , luego está en el tercer nivel de energía. El número cuántico secundario es l=1 . Este electrón está en un orbital P. El número cuántico magnético es ml=−1 , y el número cuántico de espín es ms=1/2 .
El electrón ( 2 , 0 , 1 , -½), no existe, ya que si l=0 , el número cuántico magnético, sólo puede valer cero, y no uno.
8) Si n=3 , entonces ml puede tomar valores desde 0 hasta 2. Por tanto, ml=0 o ml=1 o ml=2 .
Si ml=0 , entonces l=0 .
Si ml=1 , entonces l=−1 o l=0 o l=1 .
Si ml=2 , entonces l=−2 o l=−1 o l=0 o l=1 o l=2 .
Por consiguiente, hay 9 estados en el que puede estar el electrón. Y en cada estado, hay dos posibilidades con el espín, ms=−1/2 o ms=1/2 . Por lo tanto, hay 18 posibilidades.
Se cumple la siguiente ecuación 2n2 para averiguar cuántos electrones caben en un determinado nivel. Si
n=3⇒2·32
=18 .
9) H: 1 s1 ; Li: 1 s2 2 s1 ; N: 1 s2 2 s2p3 ; Ne: 1 s2 2 s2p6 ; Mg: 1 s2 2 s2p6 3 s2 ; Cl: 1 s2 2 s2p6 3 s2p5 ; Ca: 1 s2 2 s2p6 3 s2p6 4 s2 ; Fe: 1 s2 2 s2p6 3 s2p6d6 4 s2 ; As: 1 s2 2 s2p6 3 s2p6d10 4 s2p3 ;
Rb: 1 s2 2 s2p6 3 s2p6d10 4 s2p6 5 s1
10) Hay que tener en cuenta, que el periodo nos dice cuántas capas de electrones tiene un átomo de ese elemento, que el grupo nos informa de los electrones de valencia, que el ión más estable es aquel que si configuración electrónica es como la de un gas noble, y que los elementos centrales y de la izquierda de la tabla periódica son metales.
Mg a) 3 b) 2 c) Mg2+ d) metal Sb a) 5 b) 5 c) Sb3- d) semimetal Sr a) 5 b) 2 c) Sr2+ d) metal Se a) 4 b) 6 c) Se2- d) no metal Li a) 2 b) 1 c) Li+ d) metal Cl a) 3 b) 7 c) Cl- d) no metal 11) a) El 28
b) El 59
27
Co
tiene una masa aproximada de 59 u = 9,79·10-23. c) El 12753
I
tiene una masa aproximada de 127 u = 2,11·10-22. d) El 19779
Au
tiene una masa aproximada de 197 u = 3,27·10-22.12) a) Si no nos dan las masas de estos isótopos, supondremos que el 35Cl “pesa” 35 umas, y que el Cl
37 37 umas, puesto que cada nucleón “pesa” muy aproximadamente una uma, y los electrones tienen una masa despreciable.
La masa relativa del cloro es una media ponderada de los tipos de isótopos que hay. Así:
m(Cl)=35·75,77+37·24,23
100 ≈35,48u Que es muy aproximadamente el valor que aparece en la tabla periódica.
b) Supondremos que el 16O tiene de masa 16 umas, que el 17O 17 umas, y que el 18O 18 umas, ya que cada nucleón “pesa” muy aproximadamente una uma, y los electrones tienen una masa despreciable. La masa relativa del oxígeno es una media ponderada de los tipos de isótopos que hay.
Así:
m(O)=16·99,76+17·0,04+18·0,20
100 ≈16,00u
Que es muy aproximadamente el valor que aparece en la tabla periódica.
13) Supondremos que la masa de cada isótopo en umas, es aproximadamente igua al su número másico. a) m(N)=14·99,634+15·0,366
100 ≈14,00u
b) m(Fe)=54·5,845+56·91,754+57·2,119+58·0,282
