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QUÍMICA
Profesor: Jair Gonzales Izquierdo
I-II-III-IV BIMESTRE
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Índice
QUIMICA 3
RAMAS DE LA QUÍMICA 3
MATERIA: 4
ESTADOS DE LA MATERIA 4
CAMBIOS DE ESTADO: 5
PROPIEDADES DE LA MATERIA 5
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA SUSTANCIAL 7
ENERGÍA 14
TIPOS DE ENERGÍA 14
PROPIEDADES DE LA ENERGÍA 14
RELACION ENERGIA MASA SEGÚN ALBERT EINSTEIN 15
MODELOS Y TEORÍAS ATÓMICAS 22
1. EL ÁTOMO EN LA ANTIGUEDAD CONCEPCION FILOSOFICA (Siglo IV a.c.) 22
2. TEORIA ATOMICA DE J. DALTON 22
3. EL MODELO ATOMICO DE J.J. THOMPSON 22
4. MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD 23
5. NIELS BOHR 23
6. MODELO ATÓMICO DE SOMMERFELD 24
7. MODELO ATÓMICO ACTUAL 24
ESTRUCTURA ATOMICA MODERNA 29
REPRESENTACION DEL NUCLEO ATOMICO: 29
TIPOS DE NUCLIDOS ATOMICOS: 30
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QUIMICA
Es una rama de las ciencias naturales que estudia la composición, las propiedades, leyes de la materia y las transformaciones que ella sufre.
RAMAS DE LA QUÍMICA
1. QUÍMICA GENERAL. Estudia los fundamentos o principios básicos comunes a todas las ramas de la ciencia química.
2. QUÍMICA DESCRIPTIVA. Estudia cada sustancia en particular. Por ejemplo: el ácido nítrico, amoníaco soda caustica, etc. Se divide en:
2.1. Química Inorgánica. Estudia los elementos y compuestos que no tienen carbono y otros compuestos que a pesar de tener carbono son inorgánicos como el:
CO, CO2, H2CO3, Na2CO3, NaHCO3, HCN, HCNO
2.2. Química Orgánica. Estudia las sustancias en cuya composición interviene el carbono como elemento fundamental, ya sean estos naturales o artificiales, ejemplo:
C2H2, HCOOH, C2H5OH, CH3COCH3, etc.
3. QUÍMICA ANALÍTICA. Estudia las técnicas para identificar, separar y cuantificar las sustancias orgánicas e inorgánicas presentes en una materia como muestra, o los elementos presentes en un compuesto químico.
Se subdivide en:
3.1. Química Analítica Cualitativa.
Permite conocer los elementos que forman las sustancias analizadas.
Por ejemplo, el análisis cualitativo del carbonato de calcio (CaCO3) demuestra que este contiene únicamente calcio, oxígeno y carbono.
3.2. Química Analítica Cuantitativa.
Estudia las técnicas para determinar la cantidad o proporción de los elementos que forman un compuesto. Por ejemplo, indica que el carbonato de calcio contiene 1 átomo de calcio, 3 de oxígeno y 1 de carbono.
4. QUÍMICA APLICADA. Por su relación con otras ciencias y su aplicación práctica, se divide en:
4.1. Bioquímica. Estudia la composición, estructura y funciones de las moléculas biológicas.
Estudia los procesos químicos posibles en el ser vivo. Ejemplos:
fotosíntesis, digestión, respiración, etc.
QUÍMICA
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4.2. Fisicoquímica. Estudia la aplicación de las leyes físicas en la química. Ejemplo: la velocidad de las reacciones y la termodinámica.
4.3. Química Industrial. Estudia la aplicación de procesos químicos y los insumos para obtener productos químicos sintéticos a gran escala.
Por ejemplo: plásticos, neumáticos, combustibles, etc.
4.4. Petroquímica. Estudia la aplicación de procesos y principios químicos para obtener los productos industriales a partir de los derivados de los combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural).
4.5. Geoquímica. Estudia la composición química de la Tierra, es decir la abundancia de sustancias químicas en la litósfera, hidrósfera y atmósfera.
MATERIA
Es todo aquello que estructura el universo y posee atributos de masa (inercia) y volumen, ocupando un lugar en el espacio, es susceptible a ser percibido por ser una realidad objetiva independiente de nuestros sentidos, se encuentra en constante movimiento y transformación mediante fenómenos físicos y químicos principalmente.
Existe:
A. Materia Condensada. - Llamada también sustancias. Materia que tiene masa tanto en reposo como en movimiento con una velocidad menor que la de la luz. Está formada por átomos.
B. Materia Disipada. - Llamada también energía. Es aquella que posee masa a la velocidad de la luz. Materia que no tiene masa en reposo, solo en movimiento. Compuesta de cuantos o fotones.
ESTADOS DE LA MATERIA
ESTADO SÓLIDO (FC > FR): Forma y volumen definido, densidad alta. Sus moléculas presentan movimiento de vibración.
Se clasifican en:
Sólidos cristalinos: Sus partículas fundamentales forman determinados sistemas geométricos (hexagonal, cúbico, etc.)
Sólidos Amorfos: No tienen forma geométrica.
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ESTADO LÍQUIDO (FC = FR): Forma variable, pero volumen definido.
Líquidos miscibles: Tiene la capacidad de mezclarse y formar una sola fase.
Líquidos inmiscibles: No se mezclan.
Tienden a separarse al dejarlos en reposo. Ej. Mercurio con agua.
ESTADO GASEOSO (FC < FR): Forma y volumen variable. Densidad muy baja.
Presentan la propiedad de difusión, son dilatables, expansibles.
ESTADO PLASMÁTICO: Es el estado más abundante del universo (materia) Masa gaseosa altamente ionizada formada por núcleos (iones), electrones que se encuentran libres debido al estado de agitación por la gran temperatura a que son sometidos (T° >
10 000 °C).
En nuestro planeta se encuentra a 200 Km de la superficie terrestre formando el cinturón de Van Allen (plasma de hidrógeno)
CAMBIOS DE ESTADO
. La materia puede pasar de un estado a otro al variar el movimiento de sus moléculas por la acción de la temperatura y la presión.
TIPOS DE VAPORIZACIÓN
PROPIEDADES DE LA MATERIA
Son formas diversas en las que los cuerpos se manifiestan a nuestros sentidos o a los instrumentos de medida.
Se clasifican en:
1. PROPIEDADES FÍSICAS.
Impresionan nuestros sentidos y se presentan sin modificación en su composición íntima o molecular. Se pueden clasificar según los siguientes criterios:
Variación de la Temperatura
Nivel del líquido Evaporación
Ocurre a temperatura
ambiente
Ocurre a nivel de la superficie
del líquido Ebullición Ocurre con un
incremento de la temperatura
Ocurre a nivel de todo el
líquido Volatilización Ocurre a
temperatura ambiente
Ocurre a nivel de todo el
líquido
Forma: Variable Volumen: Variable
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A. De acuerdo al estado físico en que se presenta:
a. Generales. - Aquellas que se presentan en todos los estados físicos. Ejemplos:
Masa: Cantidad de materia que posee una sustancia.
Extensión (Volumen): es la propiedad que tiene un cuerpo de ocupar un espacio
Inercia: Es la tendencia que tiene un cuerpo para permanecer en reposo o en movimiento uniforme.
Impenetrabilidad: El espacio ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado por otro al mismo tiempo.
Porosidad: La materia presenta espacios vacíos llamados poros
Indestructibilidad: La materia no se destruye solo se transforma.
Atracción: Propiedad que tiene un cuerpo de ser atraído por otro.
- Gravitacional: atracción entre masas
- Adhesión: entre partículas de cuerpos diferentes
- Cohesión: entre moléculas de un mismo cuerpo
- Afinidad: entre átomos
Divisibilidad: La materia se puede dividir: cuerpo, partícula, molécula, átomo, partículas subatómicas y quarks.
Temperatura: Agente que mide el grado de movimiento molecular.
Medida de la variación térmica de los cuerpos
Densidad: Es el cociente entre la masa de un cuerpo por la unidad de volumen.
b. Específicas (Particulares).
b.1. Sólidos:
Dureza: Resistencia que presenta un cuerpo al ser rayado.
Tenacidad: Resistencia que presenta un cuerpo al ser roto o quebrado.
Maleabilidad: Propiedad de los cuerpos de estirarse en forma de lámina delgadas.
Ductibilidad: Propiedad de los cuerpos de estirarse en forma de hilos.
Elasticidad: Propiedad que tiene un cuerpo de deformarse y recuperar su forma original.
Punto de Fusión (Congelación):
Temperatura a la cual la velocidad con que las moléculas de un sólido pasan al estado líquido
b.2. Líquidos:
Viscosidad: Resistencia que presentan los fluidos al movimiento de los cuerpos en su interior.
Tensión Superficial: Son fuerzas de atracción entre moléculas que hacen que la superficie de un líquido se contraiga.
Punto de ebullición: Es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido es igual a la presión atmosférica que se encuentra sobre él.
b.3. Gases:
Expansibilidad: Propiedad de los gases de aumentar su volumen.
Compresibilidad: Propiedad de los gases para la reducción de volumen.
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B. De acuerdo a la influencia de la masa:
Extensivas: dependen de la cantidad de sustancia y son aditivas
Propiedades generales
(excepto Temperatura y densidad) Cantidad de calor sensible
Porosidad Cantidad molar Volumen
Área Inercia Peso
Presión de un gas
Intensivas: aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia.
Propiedades particulares o específicas
Densidad
Propiedades organolépticas (color, olor, sabor)
Textura
Punto de ebullición Conductividad eléctrica Calor específico
Viscosidad
Electronegatividad Reactividad
Energía de ionización Calor latente de fusión Átomo gramo
Molécula gramo
Equivalente gramo, etc.
2. PROPIEDADES QUÍMICAS. Son aquellas propiedades que pueden ser observadas solo cuando una sustancia sufre un cambio en su composición molecular. Como ejemplo tenemos a la oxidación, combustión, corrosión, etc.
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA SUSTANCIAL
1. SUSTANCIA QUÍMICA PURA. Es forma de materia de composición química definida, uniforme y cuyas propiedades físicas y químicas son idénticas, sea cual sea su procedencia.
Se representa mediante fórmulas o símbolos, se clasifican en:
1.1. SUSTANCIA SIMPLE (Elementos Químicos): Es aquel constituido por átomos de un mismo elemento.
Ejemplos:
O2, H 2, N 2, F2, P5, C12, He, S8, etc 1.2. SUSTANCIA COMPUESTA
(Compuesto Químico) Sustancia química conformada por átomos de elementos diferentes, se pueden descomponer mediante reacciones químicas en dos o más sustancias simples.
Ejemplos:
Compuestos inorgánicos:
HNO3, HCl, NaCl, H2O, H2SO4, CO, CO2, HCN, etc.
Compuestos orgánicos:
CH4, C2H5OH, C2H5OC2 H5, CH3COOH, CH3COOCH3, etc.
2. MEZCLA.
Es la agregación de sustancias de composición variable. Es la constitución de sustancias químicas (dos o más) que mantienen su identidad y propiedades específicas.
Las propiedades de las mezclas varían según su composición y pueden depender del método y la manera de preparación de las
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mismas.
Es la agregación de sustancias de composición variable.
Es la constitución de sustancias químicas (dos o más) que mantienen su identidad y propiedades específicas.
Se tiene dos tipos de mezclas:
2.1. HOMOGÉNEA O SOLUCIÓN:
Es aquella que tiene un aspecto y composición uniforme en todas las partes.
Se presenta en una sola fase no distinguible ni diferenciable en sus componentes.
Para separar sus componentes se utilizan técnicas como la cromatografía, la destilación fraccionada, entre otros.
Ejemplo:
Agua azucarada
aleaciones (acero, bronce, latón)
agua potable
bebidas carbonatadas kerosene
amalgama agua oxigenada
2.2. MEZCLA HETEROGÉNEA: Es aquella que presenta componentes individuales físicamente separados (dos o más fases).
Estos componentes se pueden recuperar por medios físicos como la filtración, la decantación o la separación magnética.
Ejemplo:
Suspensiones:
agua y aserrín laxantes
jarabes Tinta Coloides:
Leche Almidón clara de
huevo pintura geles mayonesa mantequilla neblina queso Emulsión:
Benceno y agua agua y aceite Agregados:
arena mármol
granito
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PRACTICA Nº1 QUÍMICA MATERIA
1. Responda verdadero (V) o falso (F) a las siguientes proposiciones:
La química estudia fundamentalmente la materia y los cambios que en ella ocurren.
La química solo abarca el estudio de las propiedades químicas de la materia.
La química también estudia la energía involucrada en los cambios que sufre la materia.
a) VVV b) VVF c) VFV d) FVV e) VFF
2. La química, es una ciencia experimental que estudia:
a) La materia sin cambiar su naturaleza intima.
b) La composición de la materia y la energía.
c) Los cambios de la materia que se producen en la naturaleza
d) Los fenómenos físico químicos e) La composición y propiedades de la
materia, así como sus transformaciones.
3. Indicar el concepto más apropiado para la química:
a) Ciencia abstracta que estudia los fenómenos naturales.
b) Ciencia que estudia la materia y a conservación del medio ambiente.
c) Ciencia que estudia la materia su composición y sus transformaciones que en ella ocurren
d) Ciencia para fabricar armas nucleares y destruir el medio ambiente.
e) Ciencia auxiliar de la medicina, la biología y la física.
4. El estudio sobre los cambios térmicos y la cinética de las reacciones químicas es realizado por:
a) Q. nuclear b) Q. Analítica c) Q. Orgánica d) Q. Inorgánica e) Fisicoquímica
5. Materia estado aquello que se puede manifestar ya sea como...
o...
a) Masa volumen b) Masa energía c) Volumen energía d) Energía luz e) Masa vacío
6. El análisis químico por el cual se determina los elementos o sustancias que hay en una muestra es de la determinación de proporciones de la composición atómica, es con análisis de a) Cuantitativo Cualitativo
b) Cuantitativo Cuantitativo c) Inorgánico Orgánico d) Cualitativo Cuantitativo e) Químico Cualitativo
7. Referido a los estados generales de la materia se afirma lo siguiente:
1. En el estado gaseoso predomina la repulsión molecular.
2. Los sólidos son compresibles.
3. Los líquidos por enfriamiento se solidifican.
4. Los líquidos presentan volumen definido.
5. Los gases presentan forma y volumen definido.
De las afirmaciones
anteriores, son ciertas solamente:
a) 1, 2 y 4 b) 2, 3 y 5 c) 1, 3 y 4 d) Todas e) Solo 4
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8. De las siguientes características:
I. Poseen volumen constante II. Fr > Fc
III. Son ligeramente compresibles IV. Poseen forma variable
V. Presentan alta entropía Corresponden a los gases:
a) I, II y III b) I, III y IV c) II, IV y V d) I y IV e) III, IV y V
9. Referido a los estados generales de la materia se afirma lo siguiente:
1) En el estado gaseoso predomina la repulsión molecular.
2) Los sólidos son compresibles.
3) Los líquidos por enfriamiento se solidifican
4) Los líquidos presentan volumen definido
5) Los gases presentan forma y volumen definido.
De las afirmaciones anteriores, son ciertas solamente:
a) 1, 2 y 4 b) 2, 3 y 5 c) 1, 3 y 4 d) Todas e) Solo 4
10. De las siguientes proposiciones diga cuáles son verdaderas:
I. Mientras que los estados denominados fluidos son el líquido y gaseoso, los estados condensados son las fases sólida y líquida.
II. En el universo, el estado que más abunda es el gaseoso.
III. La deposición es la sublimación regresiva.
IV. En la fusión y en la vaporización se puede producir una absorción de energía.
a) I, II y III b) I, II y IV
c) I, III y IV d) II, III y IV e) I y III
11. Las siguientes características corresponden al estado sólido de la materia:
I. Las moléculas o iones que la conforman están unidas por grandes fuerzas de cohesión
II. Presentan la propiedad de compresibilidad
III. Se encuentra altamente ionizado IV. Todas las sustancias al estado sólido
son buenos conductores del calor y la electricidad
Son ciertas:
a) I, II b) I, III c) I d) I, V e) II, IV
12. Considerando el estado líquido y gaseoso
( ) El estado líquido tiene menos densidad
( ) El estado líquido tiene forma variable y volumen definido
( ) El estado gaseoso tiene volumen variable
( ) Los líquidos y gases son dos de los tres estados de la materia
( ) Los gases tienen movimientos aleatorios y mucha energía cinética.
a) VVVFV b) FVFFV c) FFVFV d) FVVVV e) FVVFV
13. Al paso de un sólido al estado líquido y de un gas a estado líquido se les denomina respectivamente:
a) Vaporización, Licuación b) Solidificación, condensación c) Fusión, licuación
d) Sublimación. Fusión e) Sublimación, licuación 14. ¿Qué afirmación es falsa?
a) Fusión: S L
b) Condensación: L Vapor c) Sublimación: S G d) Vaporización: L Vapor e) Congelación: L Hielo
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15. Relacione cada proposición con su correspondiente definición:
( ) Tiene forma definida y volumen constante
( ) Cambio de estado de solido a liquido ( ) Toma la forma del recipiente que lo contiene
( ) Cambio de estado de solido a gas ( ) se le conoce con E. Ionización
I. Fusión
II. Sublimación III. E. Solido
IV. E. Plasmático V. E. Gaseoso´
a) III, I, V, II, IV b) I, II, III, IV, V c) III, I, II, V, IV d) IV, I, II, V, III e) II, V, IV, III, I
16. Dadas las siguientes propiedades de la materia:
I. Masa
II. Temperatura III. Dureza IV. Energía
V. Extensión
Son propiedades extensivas:
a) I, II y III b) II, III y IV c) III, IV y V d) I, IV y V e) II, III y V
17. La resistencia al corte se
a) Dureza sólidos b) Maleabilidad sólidos y líquidos c) Fluidez líquidos y gases d) Elasticidad sólidos amorfos
e) Viscosidad líquidos
18. Identifica cada con (E) si la propiedad es extensiva y con (I) si es intensiva de la materia (en ese orden):
I. Número de átomo gramo II. Calor especifico
III. Entalpia
IV. Tension superficial V. Cantidad molar
VI. Átomo gramo
a) E, I, E, I, I, I b) E, E, E, I, I, I c) I, I, E, I, E, I d) E, I, E, I, E, I e) E, I, E, I, E, E
19. ¿Cuál no es un fenómeno físico?
a) Sublimación de la naftalina.
b) Separación del NaCl del agua del mar.
c) Fundición del hierro.
d) Oscurecimiento de la plata en presencia del O2
e) Ruptura de un vaso de vidrio.
20. Son fenómenos químicos:
1) Combustión 2) Dilatación 3) Vaporización 4) Oxidación 5) Sublimación
De las afirmaciones anteriores, son ciertas solamente:
a) 1 y 2 b) 1 y 4 c) 3 y 5 d) 2 y 4 e) 2 y 5
21. Identifique un cambio químico:
a) Sublimación de la naftalina.
b) Evaporación de agua de mar.
c) Coagulación de la sangre.
d) Formación de hielo a partir del agua.
e) Destilación del C2H5OH del aguardiente.
22. ¿Cuáles de los siguientes cambios son fenómenos químicos?
I. Quemar un papel.
II. Dilatación del hierro
III. Formación de agua a partir de sus elementos
IV. Sublimación de Naftaleno V. Ebullición del agua
Solo son ciertas:
a) II y IV b) III y V c) I y V d) III y V e) I y III
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23. Los cambios en los estados de agregación son:
a) Cambios químicos.
b) Cambios alotrópicos.
c) Cambios transmutativos.
d) Cambios físicos.
e) Cambios biológicos.
24. ¿Cuál de los siguientes fenómenos no corresponde a una transformación química?
I. Corrosión de un clavo II. Digestión de los alimentos III. Evaporación del agua IV. Fermentación de la chicha
V. Combustión de la madera
a) I y III b) I y II c) II y III d) III e) IV y V
25. Indique si es fenómeno físico o químico según corresponda
I. Incineración del algodón ( ) II. Ebullición del agua ( ) III. Destilación del etanol ( )
IV. Fermentación del jugo de caña ( ) V. Fotosíntesis de las plantas ( ) a) FQQFQ b) FFFQQ c) QFFFQ d) QFFQQ e) QQFFQ
26. Considere el proceso en el que se preparar alimentos y responda verdadero (V) o falso (F) a las siguientes proposiciones:
I. El GLP se encuentra en estado líquido en el balón, pero se gasifica al pasar a la presión atmosférica. Este
es un cambio físico.
II. Con el oxígeno del aire y por medio de una chispa, se inicia la combustión de los componentes del GLP (propano y butano). Este es un cambio físico.
III. La cocción de los alimentos es un cambio físico.
a) VVV b) VVF c) VFV d) FVV e) VFF
27. ¿Cuál de las siguientes alternativas contiene un ejemplo de fenómeno químico?
a) Congelación del agua b) Fundición del hierro
c) Sublimación de la naftalina d) Hornear un pan
e) Disolución de azúcar en agua 28. Dadas las proposiciones:
I. Congelación II. Oxidación III. Licuación IV. Combustión V. Sublimación VI Fermentación Indique ¿cuáles son fenómenos físicos?
a) I, III, IV, VI b) II, III, V, VI
c) I, III, V d) III, IV, V e) I, II, III
29. Correlacionar:
I. Mezcla homogénea A. ozono II. Sustancia simple B.agua destilada
III. Sustancia compuesta C.ácido muriático
a) IA IIB IIIC b) IA IIC IIIB c) IC IIB IIIA d) IC IIA IIIB e) IB IIA IIIC
30. En la siguiente relación:
I. Mayonesa II. Jarabe
III. Vinagre IV. Oro de 24 kilates V. Aguardiente
¿Cuántas mezclas heterogéneas existen?
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
31. De los siguientes ejemplos:
I) Latón II) Neblina
III) Bronce IV) Almidón en agua V) Acero VI) Clara de huevo
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Constituyen mezclas homogéneas:
a) I, II, III b) I, III, V c) II, IV, VI
d) II, III, IV e) IV, V, VI 32. De la relación:
( ) Salmuera ( ) Cal viva ( ) Hielo seco ( ) Diamante ( ) Agua ( ) Gasolina ( ) Alcohol yodado ( ) Plata
¿Cuántas son mezclas, elementos y compuestos respectivamente?
a) 3, 1, 4 b) 2, 2, 4 c) 3, 2, 3 d) 2, 1, 5 e) 4, 2, 2
33. Señalar verdadero o falso I. CuSO4: Sustancia compuesta II. NH3: Sustancia simple
III. H2O: Sustancia simple
IV. Las sustancias compuestas se pueden transformar a sustancias simples.
a) VFFV b) FFVF c) VVFF d) VVFV e) FFVV
34. Del siguiente listado ¿Cuál no es mezcla homogénea?
a) Leche b) Gasolina
c) Lejía d) Agua de mar e) Vinagre
35. Dada las siguientes sustancias (O3) y (S8) cuales son incorrectas:
I. Son sustancias simples II. Son isotopos
III. son alotrópicos
a) Solo III b) Solo I c) I, III d) II y III e) Todas
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ENERGÍA
La energía es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. La unidad de medida que utilizamos para cuantificar la energía es el Joule (J). Es decir, la energía es la capacidad de hacer funcionar las cosas.
TIPOS DE ENERGÍA:
Energía Mecánica: Es una cantidad escalar que mide el movimiento del cuerpo que está relacionado con la posición.
Energía Eléctrica: Que lleva asociada una corriente eléctrica. Es la energía más cómoda y versátil que conocemos, al menos de momento. No es posible imaginar una sociedad sin energía eléctrica.
Energía Química: La energía asociada a los enlaces químicos que mantienen unidos los átomos en una sustancia pura. La combustión (reacción con oxígeno) de la gasolina proporciona a los vehículos la energía necesaria para que puedan desplazarse.
Energía Nuclear: La energía asociada a los cambios que experimentan los núcleos de algunos átomos. Hay dos tipos de energía nuclear:
I. Energía de fisión nuclear: se llama así porque resulta de la fisión (división) de los núcleos atómicos de ciertos elementos químicos, como el uranio, o el plutonio. En el proceso se producen residuos radiactivos.
II. Energía de fusión nuclear: Es el proceso mediante el cual dos núcleos de átomos ligeros, como son los del hidrógeno o el helio, se fusionan para dar un núcleo más pesado. Este es el tipo de energía que se produce en las estrellas.
PROPIEDADES DE LA ENERGÍA:
P.E.
Se Transforma
Se Conserva
Se Transfiere Se
Degrada
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Se transforma: La energía no se crea, sino que se transforma, por ejemplo, la energía solar se transforma en otra energía química, a través de la fotosíntesis.
Se transfiere: La energía pasa de un cuerpo a otro en forma de calor, ondas o trabajos
Se degrada: Cuando la cantidad de energía se transforma en otras formas de energía, su capacidad de utilización disminuye, es decir, se va transformado en otras energías menos aprovechables.
Se conserva: al final de cualquier proceso de transformación energética la energía siempre se mantiene. La energía no se destruye.
RELACIÓN ENERGÍA MASA SEGÚN ALBERT EINSTEIN
Según la teoría de la relatividad la masa y la energía son dos entidades interconvertibles ente si a partir de:
UNIDADES DE LA ENERGÍA
Además de dicha fórmula, A. Einstein planteó una fórmula que relaciona la masa en reposo de un cuerpo (mo) con la masa que alcanza cuando adopta una velocidad determinada (mf) según:
mo = Masa inicial mf = Masa final
V = Velocidad del cuerpo C = Velocidad de la luz Prefijos
SISTEMA UNIDAD EQUIVALENCIA
Energía (E)
Ergios (erg) Joules
(J) Masa
(m)
G -
Kg -
Velocidad de la
luz (c)
cm/s 3 x 1010 cm/s
m/s 3 x 108 m/s Km/s 3 x 105 km/s
E = mc
2mf =
16 m = 7.5 x 103 g
Ejercicios:
1. ¿Calcula el valor de la energía en ergios, si la masa es de 7,5 kg?
E = ¿?
C = 3 x 1010 cm/s
E = m * c2
E = 7.5 x 103 g (3 X 1010 cm/s)2 E = 7.5 x 103 g (9 X 1020 cm2 /s2) E = 67.5 x 103 x 1020 g. cm2 /s2 E = 67.5 x 1023 erg
2. ¿Calcula el valor de la energía en joule, si la masa es de 5,2 g?
m = 5.2 g
C = 3 x 1010 cm/s E = ¿?
E = m * c2 E = 5.2 g (3 X 1010 cm/s)2 E = 5.2 g (9 X 1020 cm2/s2) E = 46.8 x 1020 g. cm2/s2 E = 46.8 x 1020 erg x E = 46.8 x 1014 J
3. En una explosión nuclear se libera 1.8 x 1013 J de energía. Determine la masa en kg se descompone.
E = 1.8 x 1013 J C = 3 x 108 m/s m = ¿?
E = m * c2
4. En una explosión nuclear se producen 7,2x10-10 YJ. Calcular la masa en Kg utilizada en dicha explosión:
E = 7.2 x 10-10 YJ E = 7.2 x10-10x1024 J E = 7.2 x 1014 J C = 3 x 108 m/s m = ¿?
E = m * c2
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5. Un cuerpo sale de la tierra con una masa inicial de 50 kg. En un momento dado su velocidad es de 150000 km/s. ¿Cuál es la masa en ese momento?
mo = 50 kg
V = 15 x 104 km/s C = 3 x 105 km/s mf = ¿?
6. Si en el proceso de fisión nuclear se han utilizado inicialmente 200 g de U-235 y se ha liberado 270 TJ. ¿Qué porcentaje de masa inicial se ha convertido en energía?
E = 270 TJ = E = 270 X 1012J %m = ¿?
C = 3 x 108 m/s mtotal = 200 g
E = m * c2
7. En un reactor nuclear se usó una muestra de Pu-239. Luego de una reacción el 85% queda sin desmaterializarse. Si la energía producida es 5.4 x 1022 ergios. ¿Cuál era la masa de la muestra inicial?
0.2 kg 0.003 kg
m = 0.2 kg
mf = mf =
mf =
mf =
mf =
mf =
mf =
mf = mf =
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E = 5.4 x 1022 ergios mi = ¿?
C = 3 x 1010 cm/s
8. ¿Cuál sería la velocidad que alcanza un cuerpo en el instante que se cumple?
9. Encontrar el valor de F:
60 g 15%
x 100%
mf =
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PRACTICA Nº2 Energía
1. ¿Qué cantidad de energía se libera cuando 0,3g de masa se transforman?
a) 3,10x1013J b) 2,7x1020J c) 5x103 J d) 2,7x1013J e) 1,5x1013J
2. La desintegración de una porción de masa da lugar a la liberación de una cantidad de energía igual a 45x1019erg.
Si la masa inicial fue de 5g. ¿Qué porcentaje paso al ser energía?
a) 5% b) 25% c) 20%
d) 10% e) 35%
3. Se requieren 42 g de material para una determinada reacción, al final se recupera 41,2 g debido a la conversión del resto en energía. Hallar dicha energía en TJ.
a) 24 b) 72 c) 7200 d) 48 e) 720
4. ¿Cuál es la energía en joules almacenada en 22 libras de masa? (1kg
= 2.2 lb)
a) 9x1016 J b) 90x1017 J c) 198x1016 J d) 9x1017 J e) 3.090x109 J
5. Hallar L en Kg:
Si toda la masa se transforma en energía. Cuantos GJ equivale la energía liberada.
a) 3,6x105 b) 4x1013 c)3,6x107 d) 5x106 e) 3,6x108
6. Si se cumple:
¿Cuál sería la velocidad que alcanzaría dicho cuerpo?
a) 10x109cm/s b) 1,5x1010 cm/s c) 3x109cm/s d) 20x1010 cm/s e) 1,5x109 cm/s
7. La desintegración de una porción de masa libera 30 x1015 erg de energía. Si la masa inicial fue de 4 g ¿Qué porcentaje de masa se convirtió en energía?
a) 2 %
b) 3.5 % c) 25 %
d) 2.5 % e) 4 %
8. ¿Cuál es la velocidad que debe alcanzar un cuerpo de 16 g para que su masa aumenta en 4 g?
a) 6/5 C b) 3/5 C c) C d) 2/5 C e) 4/5 C
9. Un elemento Q reactivo tiene una masa de 120 kg y al desintegrarse parte de él se liberan 2.7 EJ de energía. ¿Qué porcentaje de Q no se desintegro?
a) 75 % b) 44 % c) 25 % d) 56 % e) 5 %
10. Determinar la masa en gramos que se desintegra en la exposición de una bomba de hidrogeno de 10 megatones, donde un megatón equivale a 4.186x1022erg.
a) 325 b) 150 c) 235 d) 465 e) 222
11. Calcular la energía de una bomba donde
20
tiene una masa que equivale a 2.5 toneladas.
a) 2.25x1020 J b) 1.2x1018 J c) 9x1020 J
d) 1.5x1019 J e) 3x1021 J
12. En un laboratorio en Londres se tomó una muestra que contiene una masa en reposos de 400 g. si en un reactor nuclear se logró alcanzar una velocidad de 3/5 la velocidad de la luz. Determine en cuanto por ciento aumentos su masa final.
a) 10 % b) 20 % c) 25 % d) 30 % e) 50 %
13. En una explosión nuclear en la cual se liberó una gran cantidad de energía de 522PJ; en la cual recaudan 14.2 kg de sustancia residual. ¿Qué porcentaje de la masa se transformó en energía?
a) 42 % b) 36 % c) 58 % d) 64 % e) 29 %
14. A cuanta energía equivale dos decenas de unidades de masa atómica. (1 U.M.A.
= 1.66x10-24g) a) 1.4x1012 erg b) 1.3x103 erg c) 1.4x105 erg d) 9x1020 erg e) 3x10-2 erg
15. En cierta reacción química se usaron 40 mg de reactivos y solo el 0.005% se transforma en energía calorífica.
Calcular la energía.
a) 1.8x1015 erg b) 1.3x1018 erg
c) 1.3x1019 erg d) 3.6x1024 erg
e) 3.6x1022 erg
16. ¿Cuántas kilocalorías se desprenden
cuando 0.6 gramos se transforman totalmente en energía? (1 erg = 2.38x10-11kcal)
a) 13x109 kcal b) 12x1013 kcal c) 11x1010 kcal d) 14x108 kcal e) 9x1010 kcal
17. En un momento dado un cuerpo alcanza la velocidad de . ¿En qué porcentaje ha cambiado la masa con respecto a la inicial?
a) 10 b) 30 c) 40 d) 50 e) 60
18. Si 1.8 g de un material radiactivo que al ser detonada origina una explosión atómica que da origen a 6x1020ergios de energía. ¿Qué porcentaje de la masa inicial no se desintegro?
a) 37% b) 75% c) 63%
d) 25% e) 50%
19. Un meteorito tiene una masa de 20 toneladas, al caer en nuestro planeta posee una masa de 60 toneladas. La velocidad con la que viajaba fue:
20. Una muestra de 10 miligramos de una sustancia se somete a una reacción nuclear liberándose 40,5x10-6 Joule de energía. Calcule la masa (mg) remanente de la sustancia al final de la reacción.
a) 4,5 b) 5,5 c) 6,5 d) 7,5 e) Ninguno
21. En una descomposición radiactiva 10-
21
1mg de una muestra de material radiactivo produjo 4.5x109J de energía.
¿Qué porcentaje de la muestra se ha descompuesto?
a) 100% b) 85% c) 60%
d) 25% e) 50%
22. ¿Cuál es la energía liberada en Joules y ergios, cuando se desintegra 0.052 mg de material radiactivo?
a) 3.06x1010J, 3.06x1018erg b) 46.8x109J, 46.8x1016erg c) 3x1015J, 31x1023erg d) 3.06x108J, 3.06x1015erg e) 46.8x1010J, 46.8x1017erg
23. En cierta desintegración radiactivo se libera 2.7x1019erg. ¿Cuántos mg de material radiactivo quedan sin desintegrarse si la masa inicial era de 45 mg?
a) 18 b) 13 c) 9
d) 15 e) 27
24. En una explosión de una bomba termonuclear que libera cierta cantidad de energía al consumir totalmente 10g de material radiactivo. Calcular la energía
a) 8x1020 J b) 12x1018 J c) 9x1014 J d) 7x1019 J e) 31x1021 J
25. Encontrar X:
26. Durante un proceso de fisión nuclear, se
tomó un trozo de cobalto radioactivo que peso un kilogramo; luego del proceso en el cual se liberó 7.2x1015J. Determine el porcentaje que representa el residuo radioactivo de la masa inicial.
a) 88% b) 90% c) 95%
d) 93% e) 92%
27. En un proceso nuclear se libera 1.28x1014J de energía, luego de esta explosión se obtuvo 1.32 g de material residual. Determine la masa total.
a) 3.45 g b) 2.74 g c) 3 g d) 2 g e) 4 g
28. El 30% de un cuerpo se convierte en energía; si sabemos que la energía liberada es 1.8x1015J. ¿Cuál fue la masa inicial del cuerpo?
a) 33.3 g b) 43.3 g c) 63.8 g d) 63.3 g e) 66.6 g
29. 10 mg de una sustancia se somete a una reacción nuclear liberado 40.5x1017erg de energía. Calcule la masa restante de la sustancia final en mg.
a) 3.5 g b) 4.5 g c) 5.5 g d) 7.5 g e) 6.5 g
30. Hallar L:
22
MODELOS Y TEORÍAS ATÓMICAS La constitución de la materia ha evolucionado en forma secuencial influyendo así en la ciencia química.
Existen diferentes teorías sobre la estructura del átomo y la manera como fue evolucionando a través de la historia.
1. EL ÁTOMO EN LA ANTIGUEDAD CONCEPCION FILOSOFICA (Siglo IV a.c.)
¿De qué estamos hechos? ¿Cuál es la porción más pequeña en que puede ser dividida una sustancia? ¿Y esas porciones, de qué están hechas? Estos problemas se discutieron durante miles de años. En la antigüedad en Grecia 450 500 (a.c) con los aportes de Leucipo y Demócrito: la materia es una concentración de partículas llamadas Átomos (Sin división).
Para Aristóteles, la materia se puede dividir de manera infinita y que los
seco y húmedo. Combinando estas por cuatro elementos: Agua, tierra, aire y fuego.
2. TEORÍA ATÓMICA DE J. DALTON
Dalton marca la génesis de la primera teoría atómica moderna con carácter científico: la idea de un átomo específico para cada elemento químico.
Dalton fue el primero que fundó sus teorías sobre los resultados de sus experimentos.
1) Todas las sustancias están compuestas de partículas infinitesimales, indivisibles, llamadas átomos.
2) Hay tantas clases de átomos como clases de elementos.
3) Los átomos de los diferentes elementos difieren sobre todo en peso.
4) Todos los átomos del mismo elemento son exactamente iguales.
5) Los átomos se reagrupan, pero sin cambiar, cuando entran en los compuestos químicos.
6) Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una relación numérica sencilla.
7) Los átomos no pueden crearse ni destruirse.
3. EL MODELO ATOMICO DE J.J.
THOMPSON:
Experimentar con los RAYOS CATÓDICOS (descubiertos por J.
Plucker) (flujo de electrones) descubrió las partículas negativas de los átomos LOS ELECTRONES.
23
Determinó la relación de carga - masa del electrón (q/m)
Su modelo atómico se le conoce como el
El primer modelo atómico fue propuesto en 1904 por J.J. Thomson. Consideró al átomo como una esfera positiva de densidad uniforme en la cual estaban metidos los electrones.
4. MODELO ATÓMICO DE
RUTHERFORD:
El científico británico Ernest Rutherford en 1911 descubrió el "NÚCLEO DEL ÁTOMO", al bombardear una laminilla de oro.
Rutherford supuso que la teoría atómica de Thompson era correcta, por lo tanto, las partículas alfa pasarían en línea recta, pero se sorprendió al observar que las partículas alfa sufrían desviaciones al pasar sobre la laminilla.
5. NIELS BOHR
El modelo atómico de Rutherford tenía algunas fallas. La teoría electromagnética exigía que toda carga eléctrica acelerada debería emitir radiación continua. Si esta radiación continua tuviese lugar, entonces los electrones describirían una espiral descendente y caerían al núcleo. el átomo de Rutherford era, por tanto, inestable, de acuerdo con los principios mecánicos de la física.
Bohr describió el átomo de hidrógeno como un sistema en el que un electrón gira alrededor de un núcleo con una sola carga positiva (protón).
Lamina de oro
Modelo atómico del sistema planetario en miniatura
Esfera compacta Electrones
+
24
TEORÍA ATÓMICA DE BOHR (Aspectos principales):
1) Los electrones giran en orbitas circulares definidas y fijas.
2) Los electrones se mueven en dichas órbitas (niveles de energía) en estados estacionarios de energía. En ellos, el electrón no absorbe ni emite energía. En cambio, cuando salta de un nivel u órbita a otro, se produce la emisión o absorción de un cuanto o fotón de energía igual a la diferencia de energía entre ambos niveles (SALTOS CUANTICOS).
Bohr de su teoría atómica deduce 2 ecuaciones importantes, una sirve para calcular el radio de una órbita y la otra para calcular la energía.
Para calcular el radio:
Para calcular la energía
6. MODELO ATÓMICO DE SOMMERFELD:
Propuso que los
electrones, como tienen el mismo tipo de carga (-),
forman campos
magnéticos iguales, por lo tanto, se repelan: Luego no pueden tener orbitas
circulares, sino órbitas elípticas, introduciendo así un nuevo concepto: "El desdoblamiento de cada nivel de energía en subniveles de energía".
Explicó el efecto Zeeman.
7. MODELO ATÓMICO ACTUAL:
a) Teoría Dual De La Materia:
1924; Luis De Broglie:
la materia tienen un
comportamiento Dual:
"PARTICULA-
Se relacionan con la fórmula de longitud de Onda:
= h/mv
Rn 0,529n2 Å
25
b) Principio De Incertidumbre:
1927; Heisemberg:
determinar
simultáneamente la posición y la velocidad del electrón o de
cualquier propiedad con la velocidad solo la probabilidad de encontrar al electrón alrededor del núcleo en una nube electrónica, llamada órbitales o REEMPE
c) Ecuación ondulatoria Schrödinger:
1926; E. Schrödinger Encontró un modelo matemático para el movimiento del electrón del átomo del hidrógeno. De esta
ecuación se originan los números cuánticos: n, l, m. s
PRACTICA Nº3 Teorías Atómicas
1. Señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda para las siguientes proposiciones.
I. La idea de que la materia está constituida por partículas diminutas, indivisibles y eternas fue planteada por primera vez por Dalton
II. Según Dalton los átomos de un m ismo elemento son iguales.
III. Goldstein observo por primera vez el protón en forma de rayos canales IV. La inestabilidad del átomo según el
modelo propuesto por Rutherford significo el fracaso de la física clásica para poder explicar fenómenos atómicos.
V. El estudio de la descarga eléctrica en los tubos al vacío permitió el descubrimiento del electrón, y rayos X principalmente.
a) VVVVV b) VFFVF
c) FVVVV d) FFFVV
e) FFVVV
2. Señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda.
I. El primer modelo atómico fue propuesto por J. Dalton.
II. El efecto del Zeeman fue explicado por A. Sommerfeld, quien planteó que los electrones no solo giran en trayectorias circulares sino también elípticas,
III. E. Rutherford demostró que el volumen atómico era igual a 104 veces del volumen nuclear, concluyendo que el núcleo es extremadamente pequeño y de alta densidad.
26
IV. En el modelo atómico moderno, se considera al electrón como una partícula que se mueve alrededor del núcleo siguiendo una trayectoria ondulatoria.
a) FVVF b) VFFV c) FFVF d) FFVV e) FVFV
3. ¿Qué proposiciones son correctas?
I. El núcleo atómico es aproximadamente 100 veces menor en volumen respecto al volumen atómico.
II. La envoltura electrónica es de menor densidad que el núcleo atómico.
III. Los electrones giran en orbitas circulares alrededor del núcleo según la concepción moderna.
IV. Las partículas subatómicas fundamentales son los electrones, protones y neutrones.
a) I y II b) II y III c) II y IV d) I y IV e) III y IV
4. El átomo presenta ciertas particularidades, como la densidad, el volumen y las partículas subatómicas que se encuentran en ciertas zonas de este dependiendo de su carga y estabilidad, de estas características señale la proposición incorrecta.
a) La densidad nuclear es muy elevada.
b) Fuera del núcleo el protón tiene vida infinita.
c) Los hadrones se encuentran en el núcleo
d) Los electrones también se encuentran en el núcleo atómico.
e) Los leptones fundamentales se encuentran en los REEEMPES.
5. Los modelos atómicos tratan de explicar la estructura de la materia internamente y es por ello que a lo largo del tiempo se han planteado diversas hipótesis y teorías, algunas
de ellas demostradas
experimentalmente, de estas hipótesis y teorías cuántas premisas son incorrectas:
El sistema planetario de Rutherford plantea que los electrones giraban alrededor del núcleo.
Según Thompson, el átomo es una
esfera compacta carga
positivamente donde los electrones giran sobre el núcleo.
Bohr propone la existencia de los orbitales.
En la teoría cuántica de Bohr cuando un electrón ganaba energía pasaba de un nivel superior a uno inferior.
a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 e) 4
6. De los siguientes postulados cuantos son verdaderos:
I. Rutherford propone la existencia de un núcleo cargado negativamente.
II. Bohr logro demostrar que el átomo no perdía energía al viajar alrededor del núcleo.
III. Max Planck propone la existencia de las ondas electromagnéticas.
IV. El descubridor de la radioactividad fueron los esposos Curie.
a) 0 b) 1 c) 2
d) 3 e) 4
7. J. J. Thompson realizo experimentos con rayos catódicos logrando hacer grandes descubrimientos que permitieron ir consolidando las teorías científicas, entre los descubrimientos más importantes es demostrar la existencia del electrón en toda la
27
materia, lo que llevo a ser ganador del premio nobel de química, de sus conclusiones qué proposiciones son no correctas acerca del modelo atómico de Thompson
I. El átomo es como una esfera de carga positiva en la cual se encuentran incrustados los electrones.
II. La carga positiva de la esfera estaba distribuida uniformemente.
III. Los electrones desarrollaban órbitas circulares y concéntricas
IV. Los electrones podían realizar movimientos de traslación a altas velocidades.
a) I, II b) II, III c) III, IV d) IV e) I, IV
8.
propuesto por Rutherford fue una idea muy novedosa para comprobar la teoría de J. Thompson, Luego del experimento de Rutherford se tuvo que reformular algunas hipótesis en la cual se llegó a la conclusión de que:
a) El átomo era compacto y macizo b) La e- giran alrededor del núcleo en
órbitas elípticas
c) La masa del átomo radica básicamente en la zona extra nuclear
d) El átomo posee un núcleo muy pequeño donde se encuentra casi la totalidad de la masa atómica.
e) El átomo era eléctricamente neutro.
9. Respecto a los postulados de Niel Bohr.
¿Cuál alternativa es correcta?
a) Su teoría se aplica con éxito a todos los elementos con un electrón de valencia
b) La existencia de niveles definidos de energía coincide con el principio de incertidumbre
c) Cuando un e- se acerca al núcleo emite energía y cuando se aleja absorbe energía.
d) Bohr modificó la teoría atómica moderna
e) Bohr basó sus postulados en la física clásica
10. Relacione cada proposición con el correspondiente término:
( ) Es imposible medir simultáneamente de forma precisa la posición y la velocidad del electrón
( ) Su solución representa los 3 números cuánticos.
( ) Los electrones pueden saltar a otros niveles de energía
( ) Región espacio energético de máxima probabilidad electrónica
( ) La longitud de onda de un corpúsculo como el electrón, es igual al cociente de la constante de Planck, entre el producto de la masa del electrón por su velocidad
I. Ecuación de onda
II. Principio de incertidumbre III. Reempe
IV. Dualidad de la materia V. Saltos cuánticos
a) II, I, V, III, IV b) I, II, V, IV, III c) II, V, I, III, IV d) IV, I, II, V, III e) II, IV, V, III, I
11. Determine si las siguientes aseveraciones son verdaderas o falsas:
I. El Principio de Incertidumbre no fue planteado por Bohr
II. El electrón no fue descubierto por Thompson, si por Stoney.
III. De las conclusiones extraídas por Rutherford, permiten plantear que la mayor concentración de masa del átomo se encuentra en el núcleo.
a) VFF b) VVF c) VFV d) FVV e) FFF
28
12. ¿Cuál es la distancia con respecto al núcleo y la energía de un electrón en el átomo de hidrógeno, según Bohr, que se encuentra en el cuarto estado excitado?
13. Calcular la distancia, en hexámetros, entre el 3er y 7mo nivel energético para el átomo de Bohr. (1Å = 10-28exametro) a) 3,35x10-24 b) 6,25x10-20 c) 2,12x10-27 d) 4,52x10-18 e) 1,22x10-30
14. Un electrón en el átomo de Bohr se encuentra en su estado fundamental. Si al ganar energía recorre una distancia de 12,696 Å. ¿A qué nivel ascenderá dicho electrón?
a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6
15. Hallar la energía absorbida para una transición del 4° al 8° nivel energético en el átomo de Bohr:
a) 4,8x10-18J b) 1,2X10-24J c) 3,44x10-19J d) 2,8x10-20J e) 1,02x10-19J
16. De la siguiente grafica indicar la energía de fotón del circulo color rojo y verde:
17. El radio y energía del tercer nivel del átomo de hidrogeno, según Bohr son:
a) 4.76Å; -1.51 eV b) 3.20Å; 2,03eV c) 2,12Å; -0,10eV d) 10,23Å; 0,22eV e) 6,88Å; -0,85Ev
18. Determine la energía que tiene un electrón si su radio es de 13.25 Å
a) 4.12x10-10 erg b) -8.72x10-13 erg c) -7.23x10-27 erg d) -8.72x10-15 erg e) 1,22x10-10 erg
19. Cuanta energía en Kcal/mol se emitirá según Bohr, cuando los electrones libera energía del octavo nivel al segundo nivel
a) 80 kcal/mol b) 73.5 kcal/mol c) 65.7 kcal/mol d) 70 kcal/mol e) 55.5 kcal/mol
20. Ce acuerdo al modelo de Bohr:
I. Al pasar el electrón al nivel n=3 absorbe un fotón de energía.
II. Al pasar el electrón del nivel n=4 al nivel n=2 emite dos fotones de energía.
III. Al pasar el electrón del nivel n=4 al nivel n=1 adquiere un estado de máxima energía.
a) FVV b) FFV c) FVF d) VVF e) VFV a) 0,529Å; -13,6 eV
b) 1,59Å; -4,53eV c) 2,12Å; -0,54eV d) 13,23Å; -0,54eV e) 8,46Å; -0,85Ev
29
ESTRUCTURA ATÓMICA MODERNA
CONCEPTO ACTUAL DEL ÁTOMO El átomo es un sistema energético en equilibrio y dinámico donde se concibe a los electrones como nubes de carga negativa girando alrededor del núcleo central, cuya densidad varía siendo mayor cerca del núcleo y menor lejos de él.
a) Núcleo central atómico. Es la región del espacio donde se concentra casi la totalidad de la masa atómica (99,9%) y está constituida fundamentalmente por
b) Envoltura externa: E la parte vacía del átomo que constituye el 99% de volumen atómico donde se encuentra los electrones en ciertos estados de energía.
ELECTRÓN (e )
Descubierto por Thompson partícula eléctricamente negativa que gira alrededor del núcleo central.
1 U.M.A:
0 g
REPRESENTACIÓN DEL NÚCLEO ATÓMICO
Todo elemento se representa mediante su símbolo, indicando el número atómico (Z) y su número másico (A).
PARTICULA
CARGA ABSOLUTA
(C)
CARGA RELATIVA
MASA ABSOLUTA
(GRAMO) ELECTRON
(e ) - 1.6x10-19 -1 9.1x10-28 PROTON
(p+) + 1.6x10-19 +1 1.672x10-24 NEUTRON
(nº) 0 0 1.675x10-24
PROTÓN (p+)
Descubierto por Rutherford Es una partícula de carga eléctrica positiva que se encuentra formando el núcleo junto con los neutrones.
1 U.M.A:
1,6x10 24 g
NEUTRÓN (nº)
Descubierto por James Chadwick en 1932. Es una partícula elemental con carga eléctrica CERO. Su masa es muy próxima a la del protón.
A los protones y a los neutrones se les llama también nucleones.
Protón (p+) neutrón
(n) electrón
(e-)
(+) Ha perdido e- (-) Ha ganado e-
Si no hay nada significa que es neutro
30
Es la cantidad de protones que tiene el átomo.
Es la cantidad de electrones que tiene el átomo si es neutro.
Es la ubicación que tiene en la tabla periódica.
Es la suma de protones y neutrones que tiene el átomo:
¡IMPORTANTE!
1. Se llama átomo normal o completo o neutro cuando el número de electrones es igual al número de protones.
Z = # p+ = # e
2. Llamamos ión a un átomo con carga eléctrica. Pude ser:
a) CATIÓN: Cuando el átomo neutro pierde electrones
b) ANIÓN: Cuando el átomo neutro gana electrones.
TIPOS DE NUCLIDOS ATÓMICOS ISOTOPOS
Se llaman isótopos a los átomos de un mismo elemento que poseen IGUAL NÚMERO ATÓMICO (Z) pero diferente masa atómica (A).
Ejemplo:
ISOBAROS
Son átomos de diferentes elementos que teniendo distinto número atómico (Z) poseen IGUAL MASA ATÓMICA (A). Significa que tiene similares propiedades físicas, pero diferentes propiedades químicas.
Ejemplo:
ISÓTONOS
Son átomos de diferentes elementos que teniendo distinto número atómico (Z) poseen IGUAL NÚMERO DE NEUTRONES (nº)
Ejemplo:
ISOELECTRONICO
Dos o más especies químicas son isoelectrónicos cuando éstas presentan EL MISMO NÚMERO DE ELECTRONES (e).
Ejemplo:
40 40
20 18
20 22
10 10 10
23 24
11 12
12 12
31
PESO ATÓMICO PROMEDIO (P.A) Es el promedio ponderado de las masas atómicas de sus ISOTOPOS en función del porcentaje de sus abundancias.
ISOTOPOS ABUNDANCIA (%)
EA1 a
EA2 b
EA3 c
EA4 d
. .
. .
. .
. .
EAn y
Ejemplo:
Hallar el peso atómico de Cl:
Cl35 75%
Cl37 25%
PRACTICA Nº4 Estructura Atómica 1. Completar el siguiente cuadro:
E = a + b + c + d
2. Clasifique como falso (F) o verdadero (V), según corresponda, a cada una de las siguientes proposiciones:
I. El número de nucleones fundamentales de un átomo determina su número de masa II. La elevada densidad del núcleo se
puede justificar por la existencia de la fuerza electromagnética
III. Los electrones de los átomos de oxígeno son más pesados que los electrones del hidrógeno.
IV. Los isótopos de un elemento sólo se diferencian en el número de neutrones
a) VFFF b) VFFV c) VVFF d) FFFV e) VFVV
3. Acerca del concepto del átomo, se puede afirmar que:
a) Algunos no tienen protones
b) Es un sistema estable a altas temperaturas
c) Tiene en el núcleo a protones y neutrones
d) Sus partículas subatómicas son idénticas en masa
e) Tiene en el núcleo su mayor volumen y masa
ESPECIE A Z p+ n e-
a b
c d
32
4. Respecto a las partículas subatómicas fundamentales, es correcto que:
a) La masa absoluta de protones y neutrones son exactamente iguales.
b) Los neutrones tienen carga electrónica igual a los protones.
c) La magnitud de la carga eléctrica relativa del electrón es de: - 1, 6x10-19 Coulomb.
d) La carga relativa del protón es igual a la del neutrón.
e) La masa relativa del protón es una uma.
5. En el siguiente átomo x+5M3x, si el número de masa es el doble que el número atómico ¿Cuál será el número de protones y neutrones del elemento?
a) 10 y 15 b) 20 y 20 c) 30 y 15 d) 15 y 20 e) 15 y 15
6. Señale la proposición correcta:
a) Los isóbaros tienen igual peso atómico.
b) Los isótonos tienen igual número de nucleones.
c) Los isótopos de un mismo elemento se ubican en el mismo lugar de la tabla periódica.
d) Los nucleones están constituidos son los protones, neutrones y electrones.
e) Un elemento con número atómico 15 tiene 15 orbitales en total.
7. Los números de electrones de 3 isóbaros eléctricamente neutros suman 242. Además, los números de neutrones suman 262. Hallar el número de masa.
a) 124 b) 168 c) 86 d) 87 e) 81
8. En cierto átomo, el número de neutrones es el doble del número de protones. Si la suma del número de masa y de neutrones es 120. Calcular el número de neutrones que posee.
a) 10 b) 20 c) 30 d) 48 e) 40 9. La relación de las masas atómicas de
2 átomos de igual cantidad de neutrones es 9/7 y sus electrones se diferencian en 20. Hallar la suma de sus masas atómicas.
a) 90 b) 110 c) 140 d) 150 e) 160
10. Un átomo neutro posee el doble de negatrones que sus nucleones neutros. Determinar 2A + Z n, si tiene un número de nucleones positivos de 20.
a) 30 b) 45 c) 70 d) 85 e) 100
11. A un anión divalente tiene la misma cantidad de electrones que un catión trivalente de carga nuclear absoluta + 2.07x10-18C. si el anión citado es isótono con 7N15. Hallar la cantidad de nucleones fundamentales del anión.
a) 16 b) 22 c) 24 d) 28 e) 40 12. Un catión trivalente es isoelectrónico con Mg e isótono con S. determinar la carga absoluta de la zona extranuclear del átomo neutro y su respectivo número de masa.
a) -1.6x10-18C, 32 b) -3.2x10-18C, 35 c) -4.8x10-18C, 32 d) -2.4x10-18C, 30 e) -1.6x10-13C, 32
13. Indique el número de partículas subatómicas fundamentales que posee el isotopo más pesado del hidrogeno.
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
