Download 50 40 30 20 1 0 T (ºC)

La gráfica representa la solubilidad del cloruro de potasio. Hallar:
Solubilidad (g/100 cm3 de agua)
1
40
30
20
0
10
T (ºC)
1 0 20
30
40 50
60
a) La solubilidad de la sal a 40ºC.
b) ¿Qué cantidad mínima de agua habremos necesitado a 60ºC para disolver 2 kg de sal a la máxima
concentración posible?
Solución:
3
a) La solubilidad de la sal a 40ºC es de 38 g/100 cm aproximadamente.
3
b) A 60ºC la solubilidad es de 43 g/100 cm aproximadamente, es decir:
3
3
43/100 = 0,43 g/cm es la solubilidad referida a 1 cm de disolución. Por tanto:
2400 g
= 4651cm 3
0,43 g / cm 3
harán falta para disolver 2 kg.
2
¿Qué nombre reciben las disoluciones en función de la cantidad de soluto disuelta? Relacionarlo con la
solubilidad.
Solución:
Se llaman disoluciones diluidas, concentradas y saturadas. Ésta última es aquella que ya no admite más cantidad
de soluto y la medida de su concentración es lo que conocemos como solubilidad de una sustancia.
3
A partir del dibujo, explicar el proceso de disolución de una sustancia.
Proceso de disolución de un
terrón de azúcar en agua.
Solución:
Se trata de una disolución de sólido en líquido. En pocas palabras, se produce un desmoronamiento de la
estructura rígida del sólido debido a su interacción con el líquido, como si las partículas de la red sólida fueran
atraídas por las de líquido. Las partículas así arrancadas al sólido son acomodadas en los huecos que existen
entre las de líquido (recuérdese la teoría cinética). Al poco tiempo la dispersión de unas partículas en otras es
homogénea y la mezcla también.
4
La gráfica representa la solubilidad del cloruro de potasio.
Solubilidad (g/100 cm3 de agua)
40
30
20
10
T (ºC)
10
20
30
40
50
60
a) Interpretar la gráfica y las unidades. Definir la solubilidad a partir de ellas.
b) Hallar la solubilidad de la sal a 50ºC.
c) ¿Qué ocurre si tenemos medio litro de disolución saturada a 50ºC y se introduce en una baño a 10ºC?
Solución:
a) En el eje X se representa la temperatura en grados centígrados.
3
En el eje Y se representa la solubilidad en g/100 cm de agua, lo cual significa que en ese eje se da la
concentración de la disolución saturada a una temperatura dada: ésa es la definición, precisamente, de solubilidad.
3
b) La solubilidad de la sal a 50ºC es de 41 g/100 cm de agua, aproximadamente.
c) Medio litro a esa temperatura tiene: 41 · 5 = 205 g de sal disueltos.
3
3
Pero a 10ºC sólo acepta unos 32 g/100 cm de agua, es decir: 32 · 5 = 160 g/500 cm de agua.
Así pues: 205 - 160 = 45 g de sal precipitan como sólido de la disolución.
5
Completar las expresiones:
Los "gramos por litro" son una expresión de ___________________ que nos da __________________
contenidos en ________________________.
Su fórmula es:
( )
concentración =
V(litros)de ______________
Solución:
Completar las expresiones:
Los "gramos por litro" son una expresión de CONCENTRACIÓN que nos da LOS GRAMOS DE SOLUTO
contenidos en 1 LITRO DE DISOLUCIÓN.
Su fórmula es:
GRAMOSDESO LUTO
concentrac ión =
V(litros)deDISOLUCI ÓN
6
Completar las definiciones:
a) El % en peso expresa el número de ____________________ contenidos en __________ de
_______________.
b) Su fórmula es:
( )
%peso =
·100
masade _______ + masade _______
Solución:
Completar las definiciones:
a) El % en peso expresa el número de GRAMOS DE SOLUTO contenidos en 100 GRAMOS de DISOLUCIÓN.
b) Su fórmula es:
%peso =
7
MASA DE SOLUTO
·100
masa de SOLUTO + masa de DISOLVENTE
Explicar qué tipo de mezcla se forma. ¿Podríamos llamarla disolución?
Si añadimos tinta al agua,
las partículas de un líquido se
entremezclan con los huecos
dejados por el otro y, al poco
tiempo, todo el líquido está
coloreado.
Solución:
De hecho, el texto junto al dibujo es una explicación de la teoría cinética aplicada a las disoluciones. No importa
que ésta sea de sólido en líquido (que suele ser la más usada para ejemplificar) sino que es válido para cualquier
otro tipo de disolución: en efecto, podemos considera la tinta como las partículas de soluto, que se dispersan,
acomodan y distribuyen entre las del disolvente de modo que las propiedades finales de la disolución son las de
cualquier mezcla homogénea, uniformes a toda la masa.
8
Observando la curva de solubilidad del clorato potásico, responder:
a) ¿Cuál es la solubilidad de la sal a 60ºC?
3
b) ¿Qué cantidad de sal hace falta para preparar una disolución saturada de clorato potásico en 250 cm de
agua a 80ºC?
Solución:
3
a) Mirando la gráfica se ve que la solubilidad a 60ºC es de unos 26 g/100 cm de agua.
3
b) La concentración de su disolución saturada es la solubilidad, que es de 40 g/100cm de agua, a esa
3
temperatura. Por tanto, para saturar 250 cm de agua harán falta: 40 g · 2,5 = 100 g de sal.
9
Decir si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones y por qué:
a) La solubilidad es una propiedad característica de cada par de sustancias y para fijarla basta con
especificar la cantidad de cada una.
b) La solubilidad de un soluto en un disolvente es la concentración de su disolución saturada.
Solución:
a) Falsa, es preciso fijar también la temperatura.
b) Correcta.
10 Para preparar un guiso se añaden 20 g de sal común al agua hasta formar 1,8 litros de sopa.
a) Hallar la concentración de la sopa en g/l.
b) ¿Qué cantidad de sal se ingiere en un tazón de 200 ml?
Solución:
a) Concentración = 20 g/1,8 L = 11,1 g/L.
b) Si despejamos la masa de soluto:
gramos de soluto = concentración · volumen = 11,1 (g/L) · 0,2 L = 2,2 g.
11 Ayudándote de los gráficos, explicar cómo se preparan 500 ml de disolución de NaBr de concentración 12
g/l.
Solución:
Se hacen cálculos para saber la cantidad de soluto a pesar. En este caso son 6 gramos de bromuro sódico.
Se pesa y se disuelve en un vaso con poca agua destilada.
Se vierte el contenido en un matraz.
Se lava el vaso y se añade la porción al matraz. Así sucesivamente hasta casi completar.
Finalmente se enrasa con cuidado hasta 500 ml. Esto se puede hacer con una bureta, completando gota a gota
con agua destilada hasta el enrase.
12 Explicar qué ocurriría si quieres hallar experimentalmente la solubilidad de:
a) Tiza en agua.
b) Aceite en agua.
c) Alcohol en agua.
Solución:
El concepto de solubilidad está asociado a una propiedad básica de los materiales: su solubilidad; es decir, en
algunas parejas de sustancias puede no tener sentido. Por ejemplo:
a) La tiza apenas se disuelve nada en agua, por lo que sería casi imposible establecer variaciones claras con la
temperatura, aunque podrían darse en muy pequeña medida.
b) En esta pareja de sustancias no tiene sentido hablar de esta magnitud porque son inmiscibles.
c) Tampoco tiene sentido en este par de sustancias pero por todo lo contrario: el alcohol y el agua se mezclan en
cualquier proporción sin saturarse nunca, por lo que no puede definirse la solubilidad.
13 Decir si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones y por qué.
a) Si la concentración de una disolución es de 4 g/l, significa que hay 4 gramos de soluto en 1 litro de agua.
b) La expresión 8 g/l referida a una disolución de azúcar en agua no tiene nada que ver con la densidad de
la disolución (m/V) aunque parecen las mismas unidades.
Solución:
a) Es falsa: el matiz fundamental es que el soluto está en 1 litro de disolución, no de agua. Puede ocurrir que la
unión de 4 g de soluto más 1 litro de agua no dé un volumen final de 1 litro.
b) Es correcto, puede haber confusión entre las unidades de una densidad y las de una concentración, aunque la
propia magnitud de la cifra las desmiente: 1 litro de disolución no puede tener una masa de 8 gramos.
14 Una probeta contiene 80 mL de una disolución de glucosa de 50 g/L.
a) ¿Qué cantidad de soluto habrá en la probeta?
b) ¿Qué volumen tengo que beber para tomar 3 g de glucosa?
Solución:
a) Sabemos que la concentración es: gramos soluto/V (L) de disolución. Por tanto:
gramos soluto = 50 (g/L) · 0,080 L = 4 g.
b) V (L) = gramos soluto/concentración = 3/50 = 0,06 L= 60 mL.
15 Estudiar las gráficas siguientes y responder:
a) ¿Cuál de las dos gráficas corresponde a la solubilidad de un gas? ¿Por qué?
b) Convertir, de manera aproximada, la gráfica superior en una tabla de datos.
c) ¿Qué cantidad de dicha sustancia se puede disolver en 5 litros de agua a 10ºC?
Solución:
a) La gráfica correspondiente a un gas es la inferior, ya que en ella se ve que el gas se disuelve peor cuanto más
elevamos la temperatura, como ocurre de hecho.
b) Se dan los datos que pueden obtenerse de la lectura aproximada de la gráfica superior y entre paréntesis los
datos reales exactos:
Solubilidad
102
(gramos de
75 (74)
80 (81)
88
95
110
3
soluto/100 cm de
(102,5)
agua)
Temperatura (ºC)
0
10
20
30
40
50
3
c) La solubilidad de la sal a 10ºC es de 81 g/100 cm de agua, por lo que se pueden disolver 810 g en un litro. Así:
810 · 5 = 4050 g en los 5 litros.
16 Se disuelven 40 gramos de sacarosa en 150 gramos de agua. Hallar la concentración en porcentaje. Si el
volumen final es de 135 mL, hallar la densidad de la misma. ¿Se conserva el volumen?
Solución:
La concentración en porcentaje será:
% = 40 · 100/(150+40) = 21 %
Sabiendo el volumen final, se obtiene directamente:
d = m/V = 190 g/135 mL = 1,4 g/mL.
Como la masa es una magnitud que se conserva, para hallar la masa total de disolución basta sumar 40 + 150 =
190g de disolución. Sin embargo, el volumen no puede deducirse sumando los volúmenes de sacarosa + agua.
Hay reajustes de volumen que hacen que no se conserve.
Solubilidad (g/100 cm3 de agua)
17 Las gráficas representan la solubilidad de ciertas sustancias, pero no sabemos cuál es cuál. Añadir junto a
cada gráfica el nombre de la sustancia a que hace referencia.
D
B
C
A
T (ºC)
10
20
30
40
50
60
a) El nitrato de plata se disuelve muy bien en frío.
b) El sulfato sódico comienza a perder el agua de hidratación a los 30ºC y, de manera extraña, se disuelve
peor a partir de esa temperatura.
c) La sal común prácticamente se disuelve igual en frío que en caliente.
d) En cambio el nitrato potásico se disuelve poco en frío, pero su solubilidad aumenta mucho en caliente.
Solución:
Las respuestas son:
La gráfica A es de la sal común.
La gráfica B es del nitrato potásico.
La gráfica C es del sulfato sódico.
La gráfica D es del nitrato de plata.
Solubilidad (g/100 cm3 de agua)
18 Se dan a continuación las curvas de solubilidad de dos sales: el sulfato de potasio apenas ve modificada
su solubilidad con la temperatura, mientras que al nitrato potásico le pasa todo lo contrario.
a) Determinar cuál es cuál.
b) Comparar sus solubilidades a 0ºC y a 50ºC.
3
3
c) A 50ºC, ¿dónde habrá más soluto, en 40 cm de disolución saturada de nitrato o en 500 cm de disolución
de sulfato?
80
60
40
20
T (ºC)
10
20
30
40
50
60
Solución:
a) La curva superior es la de nitrato. El sulfato es prácticamente una línea horizontal.
3
b) Las solubilidades a 0ºC son (siempre aproximadamente): 12 g/100 cm de agua para el nitrato y unos 8 g/100
3
3
cm de agua para el sulfato. En cambio, a 50ºC se disparan las diferencias: más de 80 g/100 cm de agua para el
3
nitrato y apenas 16 g/100 cm de agua para el sulfato.
3
c) Por tanto, en 40 cm de nitrato habrá: 80 · 0,4 = 32 g.
3
En 500 cm de sulfato habrá: 16 · 5 = 80 g.
Hay una mayor cantidad de soluto en el sulfato.
19 Observando la curva de solubilidad del clorato potásico, responder:
a) ¿Cuál es la solubilidad de la sal a 80ºC? ¿Qué significa ese dato?
b) ¿Qué ocurre al enfriar un litro de disolución saturada desde 80ºC hasta 20ºC?
Solución:
a) Observando la gráfica directamente se ve que a la temperatura 80ºC le corresponde una solubilidad de 40 g de
3
soluto/100 cm de agua.
Ese dato nos da la concentración de la solución más concentrada posible (saturada) que se puede obtener de
clorato potásico a esa temperatura.
b) En un litro de disolución a 80ºC habrá 400 g de soluto disueltos. Y en esa cantidad de agua a 20ºC sólo se
pueden disolver unos 10 · 10 = 100 g de clorato. Por tanto, al enfriar, 300 g de soluto se van al fondo de la
disolución como sal no disuelta.
20 Localiza la afirmación FALSA:
-9
a) El tamaño de las partículas de soluto en una disolución es <10 m, por lo que atraviesa los poros de
cualquier filtro.
b) Las disoluciones pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas.
c) Una disolución concentrada tiene más soluto por unidad de volumen que una saturada.
d) Según la cantidad de soluto se habla de disoluciones diluidas, concentradas y saturadas.
Solución:
La afirmación falsa es la c)
21 Localizar la afirmación correcta.
a) Las curvas de solubilidad representan la cantidad de soluto frente a la cantidad de disolvente.
b) Las curvas de solubilidad se dibujan a una temperatura dada. Si cambia la temperatura, cambia la curva.
c) Las unidades de la solubilidad son las de una concentración.
d) La solubilidad expresa la cantidad de disolvente en 100 g de disolución.
Solución:
La c) es la correcta.
22 Decir si son verdaderas o falsas y por qué:
a) La solubilidad de una sustancia varía con la temperatura siguiendo expresiones matemáticas conocidas
del tipo y = k·x; y = k/x.
2
b) Las curvas de solubilidad son parabólicas y responden a la ecuación y = kx .
Solución:
Son falsas las dos. Es cierto que la solubilidad varía con la temperatura, pero no sigue relaciones matemáticas
conocidas. Algunas curvas, en efecto, se parecen al dibujo de una parábola pero no lo son. Se obtienen de manera
experimental y su variación no es uniforme.
23 Se da a continuación una tabla de datos con la solubilidad del carbonato sódico en agua:
Solubilidad (gramos
3
de soluto/100 cm
6,6
11,2
17,8
29
33,2
32,2
31
de agua)
Temperatura (ºC)
0
10
20
30
40
50
70
a) Representarla ¿Crees que debe haber un error en el dato a 70ºC?
b) ¿Qué cantidad de carbonato habrá disuelta en 2 litros de agua a 50ºC? ¿Qué ocurrirá si seguimos
aumentando la temperatura hasta 70ºC?
Solubilidad (g/100 cm3 de agua)
Solución:
a) Desde luego puede tratarse de un error, pero no necesariamente, es decir: las curvas de solubilidad no siguen
siempre una trayectoria creciente, sino que ésta puede verse rota a una temperatura a partir de la cual la
solubilidad disminuye (por ejemplo, por pérdida de moléculas de hidratación en una sal).
La gráfica se puede intentar trazar a base de líneas rectas, aunque no son exactas. Sería aproximadamente así:
40
30
20
10
T (ºC)
10
20
30
40
50
60
3
b) La solubilidad a 50ºC es 32,2 g/100 cm de agua, por lo que habrá 322 g en 1 litro y 644 g en 2 litros.
3
Si seguimos calentando y llegamos a 70ºC, puesto que a esa temperatura sólo se disuelven 31 g/100 cm de agua,
3
precipitan de la disolución 1,2 g/100 cm de agua, es decir 12 g en un litro y 24 g en los 2 litros.
24 Decir si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y por qué.
a) Según la teoría cinética, cuanto más finamente está dividido un sólido, más fácilmente se disuelve.
b) Según la teoría cinética, al disolver alcohol en agua, se da un reajuste de volumen que hace que éste
aumente.
Solución:
a) Es verdadero: de ese modo la interacción entre partículas es mayor y el proceso más rápido.
b) Es mitad verdad (es cierto que se da un reajuste de volumen) y mitad falso: el volumen final no aumenta sino
que disminuye, si bien esto es anecdótico y no hay forma de deducirlo a priori.
25 Descubrir el fallo de estos razonamientos y corregirlo:
a) A partir de la concentración en gramos/litro de una disolución, puedo hallar su % en peso.
6
b) 1 ppm equivale a 1 mg de soluto en 10 g de disolución.
Solución:
a) Se trata de dos formas de medir la concentración que son mutuamente independientes. Puesto que yo no sé qué
parte del volumen de disolución es ocupado por cada componente, no puedo saber la masa de cada cual, por lo
que no hay forma de calcular el % en peso. La única manera sería disponer de otro dato, que suele ser la densidad
de la disolución.
b) Está mal interpretada la propia expresión PARTE POR MILLÓN: debe ser "1 mg en un millón de mg", es decir:
6
1 ppm = 1 mg de soluto en 10 mg de disolución.
26 La solubilidad del oxígeno en agua depende de la temperatura de este modo:
A 0ºC se disuelven 0,7 g/litro.
A 20ºC se disuelven 0,04 g/litro.
A 40ºC se disuelven 0,03 g/litro.
¿Cómo varía la solubilidad con la temperatura? Pon algún ejemplo en que ocurra lo contrario.
En una pecera de 50 litros de agua, ¿qué masa de oxígeno hay disuelta a 20ºC?
¿Qué % de masa desaparece si elevamos la temperatura a 40ºC?
Solución:
La solubilidad del oxígeno disminuye con la temperatura y en general los gases se disuelven mejor en frío que en
caliente.
En la inmensa mayoría de las disoluciones de sólidos en líquidos ocurre lo contrario. Algunos ejemplos son: sal
común (aunque crece poco con la temperatura), cloruro potásico, nitrato potásico…
En una pecera de 50 litros de agua habrá 0,04 g de oxígeno por litro, es decir: 2 g de oxígeno.
Si elevamos la temperatura al doble, habrá sólo 0,03 g por litro es decir: 0,03 · 50 = 1,5 g.
Habrá desaparecido 0,5 g de oxígeno, lo que supone: 0,5 · 100/2 = 25 % menos.
27 Se tiene una disolución diluida de ácido sulfúrico del 16% en peso cuya densidad es 1,35 g/ml. Expresar su
concentración en g/l.
Solución:
Si partimos de 1 litro de disolución, tendremos una masa de 1000 mL · 1,35 g/mL =1350 g.
Por tanto: 16% de 1350 g = 216 g son de sulfúrico.
Y ya tenemos directamente la concentración = 216 g/L.
28 Sabemos que cierta disolución tiene una concentración de c = 512 g/L. Si su densidad es1,43 g/L, expresa
el valor de su concentración en tanto por ciento.
Solución:
Calculamos la masa de un litro de dicha disolución.
M = V·d = 1000·1,43 = 1430 g
Como la concentración nos indica la masa de soluto que hay disuelta en un litro, ya conocemos todos los valores
de las masas que intervienen:
Masa de soluto, 512 g
Masa de disolvente, 1430 - 512 = 918 g
Masa de la disolución 1430 g
512
% en peso =
·100 = 35,8 g
1430
29 La solubilidad del oxígeno en agua es de 0,4 g/litro a 20ºC y de 0,03 g/litro a 40ºC
Justificar este dato a partir de la teoría cinética. ¿Por qué es tan importante para que sobrevivan algunos
peces, controlar la temperatura del agua de la pecera?
Solución:
Los datos implican que la solubilidad de una sustancia varía con la temperatura. En algunos casos (la mayoría de
los sólidos) eso significa que a más temperatura más solubilidad. Pero en el caso de los gases es justamente al
contrario.
Ello se justifica porque si comunicamos energía a las partículas de gas, aumenta su movilidad, y algunas de éstas
escapan del líquido hacia el exterior. El proceso es similar al secado de un tejido, sólo que ahora el tejido es el
agua y lo que se va es el gas.
Lógicamente, si los peces necesitan el oxígeno del agua para respirar, al aumentar la temperatura disminuye la
cantidad de oxígeno disuelto, con lo que ciertas especies no acostumbradas pueden morir.
30 Se tiene una disolución de ácido del 45% en peso, cuya densidad vale 1,35 g/L. Expresar la concentración
en g/L.
Solución:
Se parte de un litro de disolución que son 1350 g. De ellos, el 45% es ácido sulfúrico, es decir:
45
·1350 = 607,5 g de ácido en un litro de disolución
100
Por lo tanto la concentración queda dada, es 607,5 g/L
31 Dalton representó la molécula de agua de la siguiente manera. ¿ Es correcta? ¿ Por qué?
hidrógeno
oxígeno
Agua según Dalton
Solución:
No, porque la proporción de los átomos no es la correcta. La forma correcta es la que indica la
proporción de 2 átomos de hidrógeno por uno de oxígeno, para obtener H2O.
átomos de oxígeno
átomos de hidrógeno
32 A partir de los siguientes datos , ¿cuántas veces es mayor la masa del protón que la del electrón?
-27
Masa del protón =1,673•10 kg
-31
Masa del electrón =9,1•10 kg
Solución:
masa del p rotón
1,673 ⋅ 10 −27 kg
=
= 1838 veces.
masa del e lectrón
9,1⋅ 10 −31kg
33 Representa cómo te imaginas, siguiendo los modelos de la teoría cinético molecular y de Dalton, las
moléculas de oxígeno (O2), ozono (O3) y amoniaco gaseoso. ¿Son elementos o compuestos?
Solución:
El ozono y el oxígeno son elementos, porque están formados por átomos iguales, y el amoniaco es compuesto
porque está formado por átomos de elementos distintos.
34 Interpreta este dibujo del experimento de Rutherford.
Solución:
Representa el bombardeo con partículas alfa de los átomos de oro. En la imagen se observa que la mayoría de las
partículas atraviesan los átomos de oro sin desviarse y sólo algunos se desvían. De acuerdo con esta experiencia,
Rutherford postuló que la mayor parte de la masa del átomo estaba concentrada en una parte del átomo, y el resto
estaba vacío.
35 Según el modelo atómico nuclear, ¿dónde se encuentra la mayor parte de la masa del átomo?
Solución:
En el núcleo, porque la masa del protón y la del neutrón son grandes y parecidas, mientras que la del electrón es
muy pequeña.
36 Se ha representado según los modelos de la teoría cinética molecular y de Dalton, los átomos de cuatro
sustancias que son elementos o compuestos. Identifícalos y señala su estado de agregación. Razonarlo.
Solución:
Según el modelo de la teoría cinético molecular, el b y c, por la disposición ordenada y poco distante de sus
partículas, serán átomos de sustancias sólidas. El d, por su disposición poco distante y menos ordenada de sus
partículas, serán átomos de una sustancia líquida. Y el a, dada la mayor distancia y desorden de sus partículas,
será átomos de una sustancia gaseosa.
Según Dalton, el b y d serán elementos, porque los átomos son iguales, y el a y el c serán compuestos, porque los
átomos son diferentes.
Resumiendo: a) Compuesto gaseoso. b) Elemento sólido. c) Compuesto sólido. c) Elemento líquido.
37 En las siguientes representaciones señala:
a) Las moléculas de nitrógeno e hidrógeno, b) las moléculas de nitrógeno y de amoniaco, c) los átomos de
hidrógeno y de nitrógeno y d ) las moléculas de amoniaco.
Átomos de nitrógeno
Átomos de hidrógeno
Solución:
a) Las moléculas de nitrógeno e hidrógeno aparecen en la representación 1.
b) Las moléculas de nitrógeno y amoniaco en la 2.
c) Los átomos de hidrógeno y nitrógeno en la 4.
d) Las moléculas de amoniaco en la 3.
38 ¿Cómo podemos diferenciar un elemento químico de un compuesto, según la teoría de Dalton?
Solución:
Un elemento químico está constituido por átomos de la misma clase, mientras que un compuesto químico está
formado por átomos de distintos elementos químicos.
39 Representa cómo te imaginas, siguiendo los modelos teoría cinético molecular y de Dalton, los átomos del
elemento plata y los del compuesto gaseoso representado por la fórmula SO2.
Solución:
40 Según la teoría de Dalton, explica la diferencia entre un elemento y un compuesto químico, ayudándote del
siguiente esquema, que representa un proceso químico.
Solución:
La representación del nitrógeno y del hidrógeno nos indica que estas sustancias son elementos, porque están
formadas, respectivamente, por la misma clase de átomos, mientras que el amoniaco representa a un compuesto,
porque está formado por átomos de elementos diferentes.
41 Completar las siguientes frases sobre las ideas de John Dalton.
a) La materia está constituida por…………………….
b) Los ……………….. son ………………. y no se modifican en las …………………………………
c) Todos los ………………… de un mismo……………….. químico son………………..
d) Los ………………. ..de………………… químicos diferentes son …………………
e) Los compuestos están formados por la …………….. de ……………… de distintos ……………….
Solución:
a) La materia está constituida por ÁTOMOS
b) Los ÁTOMOS son INDIVISIBLES y no se modifican en las REACCIONES QUÍMICAS.
c) Todos los ÁTOMOS de un mismo ELEMENTO químico son IGUALES
d) Los ÁTOMOS de ELEMENTOS químicos diferentes son DIFERENTES
e) Los compuestos están formados por la UNIÓN. de ÁTOMOS de distintos ELEMENTOS.
42 Explicar según los modelos atómicos de Thomson y Rutherford, el hecho de que la materia sea
eléctricamente neutra.
Solución:
Según el modelo de Thomson, esto implicaba que el átomo debía contener una carga positiva (la tarta) que
contrarrestase la carga negativa de los electrones (las pasas).
Según el modelo de Rutherford, implica que el número de protones del núcleo es igual al de electrones de la
corteza.
43 Explica con ayuda de la teoría de Dalton la siguiente afirmación: “En los cambios químicos se destruyen
los átomos de las sustancias que intervienen para formar otras nuevas”.
Solución:
Esa afirmación es falsa, porque según Dalton, los átomos no se destruyen para formar otros nuevos, sino que
permanecen inalterables, aunque se reagrupan de forma diferente para dar lugar a otras sustancias distintas.
-10
-15
44 Si el radio de un átomo es 10 metros y el del núcleo 10 metros, calcula cuántas veces es más pequeño
el volumen del núcleo que el del átomo.
Solución:
Volumen de l átomo =
4π(10 -10 ) 3
= 4,2 ⋅ 10 −30 m 3
3
Volumen de l núcleo =
4π(10 -15 ) 3
= 4,2 ⋅ 10 − 45 m 3
3
Volumen de l átomo
4,2 ⋅ 10 −30 m 3
=
= 10 15 veces may or el volu men del át omo que el del núcle o.
− 45 3
Volumen de l núcleo
4,2 ⋅ 10 m
45 Citar las características de masa y carga de cada una de las partículas que constituyen el átomo según el
modelo atómico nuclear.
Solución:
Carga: El protón tiene carga positiva, el electrón carga negativa, y el neutrón no tiene carga.
Masa: El protón y el neutrón tienen masas parecidas, que suponen casi toda la masa del átomo. El electrón tiene
una masa de aproximadamente 1840 veces menos que el protón.
46 ¿Qué parte del experimento de Rutherford hace mejorar la concepción del modelo de átomo propuesto por
Thomson?
Solución:
El hecho de que algunas partículas alfa se desvíen de su trayectoria al bombardear la lámina de oro contradice la
propuesta de Thomson, según la cual las partículas deberían atravesar la lámina de oro sin desviaciones.
47 Según la teoría de Dalton, de las siguientes sustancias, ¿cuáles son elementos y cuáles compuestos?
CO2, Hg, H2, H2SO4, Mg, NaCl, Ca
Solución:
Son elementos los que están constituidos por la misma clase de átomos. Hg, H2, Mg, Ca.
Son compuestos los que están constituidos por átomos de distintos elementos. CO2, H2SO4, NaCl
48 ¿Qué es la masa atómica de un elemento? ¿En qué unidades se mide?
Solución:
La masa atómica de un elemento es la masa de uno de sus átomos. Se mide en unidades de masa atómica (u.).
49 Un elemento químico está constituido por átomos que tienen 15 protones y 16 neutrones en su núcleo.
Hallar Z y A.
Solución:
Z = 15, porque el número atómico se define como el número de protones que tiene un átomo.
A = número de protones + número de neutrones. Por tanto, A = 15 + 16 = 31.
50 El átomo A tiene 17 protones y 18 neutrones, y el B, 18 protones y 18 neutrones. ¿Son isótopos?
Solución:
No. Se trata de dos átomos de elementos diferentes, pues su número atómico es diferente. El átomo A tiene como
número atómico 17 y el B, 18. Los isótopos son átomos del mismo número atómico y distinto número másico.
51 ¿Por qué para medir la masa de los átomos ha sido necesario establecer una nueva unidad? ¿Cuál es? ¿A
quién es igual?
Solución:
Dado que las masas de los átomos son cantidades muy pequeñas, no es práctico utilizar sus medidas en unidades
del S.I (gramo o kilogramo) y por ello, se establecen por comparación con la masa de un átomo que se toma como
unidad. La nueva unidad se llama unidad de masa atómica y se define como la doceava parte de la masa del
12
átomo C.
52 ¿Qué diferencia hay entre masa atómica y número másico?
Solución:
El número másico indica la suma de protones y neutrones que hay en el núcleo de un átomo, mientras que la masa
atómica indica la masa de un átomo en unidades de masa atómica.
53 Definir número atómico y decir con qué letra se representa.
Solución:
Número atómico es el número de protones que tiene un átomo. Cada elemento químico está caracterizado por su
número atómico, que se representa por la letra Z.
54
ibujar la distribución de los electrones en capas de los átomos de magnesio, silicio y fósforo (Z = 12, 14 y
15)
a) ¿Cuáles son los electrones de valencia?
b) Si eliminamos dichos electrones, ¿cambia el valor de Z? ¿Y el de A?
Solución:
a)
b) El número de electrones de valencia es: Mg: 2, Si: 4, P: 5.
c) No cambia Z, ni tampoco A, porque ambos números están relacionados con el número de protones y de
neutrones, no con el de electrones.
55 Escribir la distribución de los electrones de la corteza de los átomos de aluminio y azufre, cuyos número
atómicos son 13 y 16, respectivamente.
Solución:
Aluminio:
Nivel n = 1: caben dos electrones.
Nivel n = 2: ocho electrones.
Nivel n = 3: 13 - 10 = 3 electrones. (La capa queda sin completar).
Lo escribimos así: Al (2,8,3)
Azufre:
Nivel n = 1: caben dos electrones.
Nivel n = 2: ocho electrones.
Nivel n = 3: 16 - 10 = 6 electrones. (La capa queda sin completar).
Lo escribimos así: S (2,8,6)
56 ¿Cuál es la masa real de un átomo de plomo expresada en kg, si su masa atómica es 207 u.? ¿Cuál será la
masa real de un trillón de átomos de plomo?
Solución:
-27
-25
207 · 1,66 · 10 = 3,43 · 10 Kg.
18
-25
-7
10 · 3,43 · 10 kg = 3,43 · 10 Kg.
57 Escribir la configuración electrónica de los elementos cuyos átomos tienen Z = 11,
Z = 13 y Z = 16. ¿Qué tienen en común?
Solución:
Z = 11 C. E: ( 2, ,8, 1)
Z = 13 C. E.: ( 2,8,3)
Z = 16, C. E.: (2,8,6)
Tienen en común el mismo número de niveles o capas de energía.
58
Escribe con la notación
neutrones cada uno.
A
ZX
tres isótopos del nitrógeno, que tengan en su núcleo 7 protones, y 6, 7 y 10
Solución:
Los tres tienen Z = 7, y para el primero A = 13, para el segundo A = 14 y para el tercero, A = 17. Por tanto, la
notación será:
13
14
17
7N ; 7N y 7N
59 ¿Por qué la masa atómica de muchos elementos químicos se expresa con números con decimales?
Solución:
Porque si un elemento tiene varios isótopos, se toma como valor de su masa atómica el valor promedio de las
masas de los isótopos teniendo en cuenta la abundancia relativa de cada uno de ellos.
60
35
De los isótopos del cloro, 17Cl y
37
17 Cl ,
¿cuál será más pesado? ¿Por qué?
Solución:
Será más pesado el
37
17Cl ,
porque tiene 2 neutrones más en el núcleo.
61 ¿Qué aportaciones hace Bohr al modelo atómico nuclear de Rutherford? ¿En que lo mejora?
Solución:
En el modelo de Bohr, los electrones no pueden situarse en cualquier sitio, sino que deben estar en órbitas
predeterminadas, a modo de escalones de energía.
Los electrones están situados en distintos niveles y los del último nivel son los responsables del comportamiento
químico de los elementos. Esto supone una mejora, ya que permite predecir el comportamiento de los elementos
en función de su configuración electrónica.
-23
62 La masa de un átomo de oxígeno es 2,66 · 10
¿Y la de una molécula de O2?
gramos. ¿Cuál es la masa de dicho átomo expresada en u?
Solución:
2,66 ⋅ 10 -23
= 16 u.
1,66 ⋅ 10 - 24
La masa de O2 será : 2 ⋅ 16 u = 32 u
63 ¿Cómo se representa el núcleo de los átomos, conocidos su número de masa y su número atómico?
Solución:
Se representan colocando en la parte superior del símbolo el número másico y en la inferior el número atómico del
siguiente modo:
A
ZX
Siendo X el símbolo del elemento, Z su número atómico y A su número másico.
16
8 O,
Por ejemplo, el
respectivamente.
donde O es el símbolo del oxígeno, cuyos números atómico y de masa son el 8 y el 16,
64
16
17
18
Se tienen tres átomos de oxígeno , 8 O, 8 O, 8 O . ¿Cómo se llaman? ¿Por qué?
Explica la constitución de sus núcleos .
Solución:
Se llaman isótopos, porque son átomos de un mismo número atómico y distinto número másico. La constitución del
núcleo es:
16
8O
8 protones y 8 neutrones en el núcleo .
17
8O
8 protones y 9 neutrones en el núcleo .
18
8O
8 protones y 10 neutrones en el núcleo .
65
10
11
Los isótopos del boro se representan así: 5 B y 5 B . ¿Cuál es su número atómico y másico? Di cuántos
protones y neutrones hay en el núcleo y electrones en la corteza.
Solución:
El número atómico es Z = 5, y el número másico, A = 10 y A = 11, respectivamente. En el primero, hay 5 protones y
5 neutrones en el núcleo, y 5 electrones en la corteza. En el segundo, hay 5 protones y 6 neutrones en el núcleo, y
5 electrones en la corteza.
66 ¿Qué ion se forma cuando un átomo neutro, por ejemplo el átomo de magnesio
(Z = 12), cede 2 electrones?
Solución:
2+
Se forma el ion positivo o catión de Mg , ya que como tiene 12 protones, cuando es neutro tendrá 12 electrones,
pero si cede 2, se convertirá en un ion con carga 2 positiva.
67
Calcular los protones, neutrones y electrones, supuesto un átomo neutro de
Solución:
Potasio: protones = 19, electrones = 19, neutrones = 39 - 19 = 20.
Cloro: protones = 17, electrones = 17, neutrones = 37 - 17 = 20.
39
19 K
y
37
17 Cl.