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ESTRUCTURA ATÓMICA Y SISTEMA PERIÓDICO
Ejercicios de las unidades 4 y 5
Estructura atómica
1.2.-
Completa la siguiente tabla: Elem. Carga Nº prot. Nº neut. Nº elec. Z
A
⌦
Ca
0
20
8
10
10
Razona si las siguientes afir0
51 122
maciones son verdaderas o
–1
35
80
falsas, corrigiendo las que
sean erróneas. a) El átomo es indivisible e inmutable. b) Las tres partículas subatómica fundamentales tienen aproximadamente la misma masa. c) La corteza electrónica
es muy densa. ⌦
3.-
Calcula la masa de dos moles de protones, de un mol de neutrones y de medio mol
de electrones. (Busca las masas de las partículas en los apuntes). ⌦
4.-
Razona si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, corrigiendo las que
sean erróneas. a) El modelo de Thomson es falso porque no explica la experiencia de
Rutherford. b) Los átomos están prácticamente huecos. c) El átomo no puede ser
neutro porque contiene cargas eléctricas. ⌦
5.- ¿Qué tipo de radiación habrá que suministrar para irradiar un cuerpo con radiación de
alta energía? a) alta longitud de onda; b) alta frecuencia; c) alta intensidad. ⌦
6.- Decide si con verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones. Las diferentes rayas de
un espectro de emisión: a) tienen diferente longitud de onda; b) tienen diferente frecuencia; c) se corresponden a saltos electrónicos de niveles superiores a niveles inferiores; d) se encuentran en la zona del visible. ⌦
7.- a) La frecuencia de las ondas emitidas por una emisora de frecuencia modulada es de
101,8 Mhz, ¿cual será la longitud de onda de dichas ondas? b) Halla la energía de un
fotón correspondiente a una radiación que posee una longitud de onda de 8700 Å.
(1 m = 1010 Å). ⌦
8.-
Calcula la frecuencia y longitud de onda del fotón emitido por el tránsito del electrón
del átomo de hidrógeno del nivel 3 al nivel 2, sabiendo que entre ellos hay una diferencia de energía de 1,89 eV. (1 eV = 1,6·10–19 J) ⌦
9.-
Calcula la energía de 2 moles de fotones de longitud de onda 450 nm. ⌦
10.- Un metal experimenta efecto fotoeléctrico a partir de una energía umbral de
3,7·10-19 J. a) Calcula la energía cinética de un electrón arrancado de la superficie de
ese metal por una radiación de 4,5·1015 s–1 de frecuencia. b)¿Qué velocidad llevará
dicho electrón? (Sol: 2,61·10–18 J) ⌦
11.- Un equipo de láser emite ondas de 680 nm. ¿A qué frecuencia corresponde esta radiación?. Determina la energía asociada a un fotón de luz emitido por dicha fuente.
(Sol: 4,41·1014 s–1; 2,92·10–19 J) ⌦
2
Sistema periódico
12.- De los siguientes elementos: Al, Ca, K, Mn, S, F y Ba, ¿qué pareja de elementos tendrá propiedades químicas más parecidas? ⌦
13.- Escribe las configuraciones electrónicas del Ti4+, Sr y Br–.⌦
14.- Deduce a partir de su configuración electrónica, el periodo y el grupo de los siguientes
elementos: Se (Z = 34), Sr (Z = 38), N (Z = 7), Cd (Z = 48) y Rb (Z = 37). ⌦
15.- Justifica si con verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones. Dos elementos A (1s2
2s2p6 3s2p6d3 4s2) y B (1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2): a) son del mismo grupo; b) son del
mismo periodo; c) son no-metales; d) son metales de transición; e) tienen propiedades químicas similares. ⌦
16.- Un anión A2– tiene la siguiente configuración electrónica: 1s2 2s2p6 3s2p6. a) Determina
a qué grupo y periodo pertenece. b) ¿De qué elemento se trata? c) ¿Cuál es la configuración electrónica del elemento neutro. ⌦
17.- El elemento X de Z = 116 aún no descubierto: a) ¿Cuál sería su configuración electrónica?; b) ¿a que grupo y a qué periodo pertenecería?; c) ¿cuál sería la fórmula de
su oxido y de su hidruro? ⌦
18.- El número atómico de dos elementos A y B es 11 y 34 respectivamente; a) ¿Cuántos
electrones de valencia tendrá cada uno de ellos?; b) ¿a qué grupo y periodo pertenecerá cada uno de ellos?; c) ¿Cuál será metal y cuál no-metal? ⌦
3
Soluciones a los ejercicios
1.
⌫
2.
⌫ a) Falsa. Porque el átomo esta formado por partículas más pequeñas tales como electrones,
protones y electrones y por tanto, puede dividirse. Puede dividirse y por tanto no es inmutable,
debido a que puede variar el número de electrones que contiene en su estructura. También puede variar el nº de protones y neutrones en las reacciones radiactivas.
b) Falsa. Los protones y neutrones sí tienen aproximadamente la misma, pero los electrones
tienen una masa mucho menor.
c) Falsa. Porque la mayor parte de la m asa del átomo se encuentra en el núcleo, que es muy
pequeño, mientras que la corteza electrónica sólo contiene electrones girando en órbitas, de
masa muy inferior a la del núcleo y de un tamaño enorme con respecto al núcleo.
⌫
6,02 · 1023 protón
1,6725 ·10-27 kg 1000 g
2 mol · ———————– · ——————— · ——— = 2,014 g
mol
protón
kg
3.
Elem. Carga Nº prot. Nº neut. Nº elec. Z
A
Ca
0
20
20
20
20 40
O
–2
8
10
10
8
18
Sb
0
51
71
51
51 122
Br
–1
35
45
36
35 80
1,6748 ·10-27 kg
1000 g
6,02 · 1023 neutrón
1 mol · ———————– · ————————— · ——— = 1,008 g
mol
neutrón
kg
6,02 · 1023 electrón
9,1091 ·10-31 kg 106 mg
0,5 mol · ———————–— · ——————— · ——— = 0,2742 mg
mol
electrón
kg
4.
⌫ a) Verdadera. Porque el modelo de Thomson no explica el porqué no se desvían la mayoría
de las partículas “α” ni por qué solo algunas de ellas salen rebotadas en la experiencia de Rutherford.
b) Verdadera. Porque el átomo es mucho mayor que el núcleo, y en el núcleo está la mayor parte de la masa; el resto del átomo son electrones moviéndose en sus orbitales, por lo que hay
mucho espacio libre.
c) Falsa. El átomo es generalmente neutro, ya que contiene tantas cargas eléctricas negativas en
su corteza como cargas positivas en su núcleo.
5.
⌫ Si hablamos de radiaciones de alta energía nos referimos a radiaciones de alta frecuencia
dado que E = h · ν. También se mude tener mucha energía utilizando muchos fotones de menor
frecuencia, es decir, mucha intensidad. Sin embargo, no se usará el calificativo de radiaciones
de alta energía puesto que cada fotón tiene energía menor.
6.
⌫ a) Verdadera. Cada raya posee diferente energía y, por tanto, diferente longitud de onda.
b) Verdadera. Cada raya posee diferente energía y, por tanto, diferente frecuencia.
c) Verdadera. Al saltar los electrones de niveles superiores a inferiores emiten energía de frecuencias específicas correspondientes cada una de ellas con una raya del espectro de emisión
d) Falsa. Las rayas del espectro se encuentran también en el infrarrojo y en el ultravioleta además de en el visible.
4
7.
8.
3 × 108 m × s −1
= 2,95 m
ν 101,8 × 10 6 s −1
c
3 × 108 m × s −1
b) E = h × ν = h × = 6 ,625 × 10 −34 J · s ×
= 2 ,28 × 10 −19 J
λ
8700 × 10 −10 m
⌫ a) λ =
c
=
E
1,89 eV
1,6 × 10 −19 J
⌫ν = =
×
= 4 ,56 × 1014 s −1
−34
h 6,625 × 10 J · s
eV
8
−1
c 3 × 10 m × s
= 6,57 × 10 −7 m
λ= =
14 −1
ν 4,56 × 10 s
c
= 2 × 6 ,02 × 10 23 × 6 ,625 × 10 −34 J · s ×
3 ×10 8 m × s −1
= 531,8 kJ
450 ×10 − 9 m
9.
⌫ E = n× h×
10.
⌫ a) Ecin = h ×ν − Eioniz = 6,625 × 10−34 J · s × 4,5 × 1015 s −1 − 3,7 × 10−19 J = 2,61×10−18 J
b) v =
11.
⌫ν =
λ
2 Ecin
=
m
c
λ
=
2 × 2 ,61×10 −18 J
= 2 ,39 × 107 m × s −1
−31
9 ,109 × 10 kg
3 × 108 m × s −1
= 4,41× 1014 s −1
680 × 10 −9 m
E = h × ν = 6,625 × 10 −34 J · s × 4,41× 1014 s −1 = 2,92 × 10 −19 J
12.
⌫ Ca y Ba, ya que pertenecen ambos al grupo 2 de los metales alcalinotérreos.
13.
⌫ Ti4+ (Z=22; 18 e–) 1s2 2s2p6 3s2p6
Sr (Z=38; 38 e–) 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6 5s2
Br– (Z=35; 36 e–) 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6
14.
⌫ Se (34 e–)
Sr (38 e–)
N (7 e–)
Cd (48 e–)
Rb (37 e–)
15.
⌫ a) Falsa. Mientras A es del grupo 5, B es del grupo 2.
b) Verdadera. Ambos son del periodo 4, al ser ésta su última capa de electrones.
c) Falsa. Ambos son metales.
d) Falsa. A sí es elemento de transición, pero B se trata de un metal alcalino-térreo.
e) Falsa. Al ser de grupos distintos sus propiedades son también distintas. ⌫
16.
⌫ a) A deberá tener dos electrones menos, por lo que al acabar en 3p4 pertenecerá al grupo 16
y periodo 3.
b) Se trata del azufre (S).
c) Su configuración electrónica será: 1s2 2s2p6 3s2p4.
17.
⌫ a) 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10f14 5s2p6d10f14 6s2p6d10 7s2p4
b) Grupo: 16; Periodo: 7.
c) XO y XH2.
18.
⌫ a) A: 1s2 2s2p6 3s1
B: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p4
b) A: Grupo: 1; Periodo: 3 ;
c) A: Metal
1s2 2s2p6 3s2p6 d10 4s2p4
1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6 5s2
1s2 2s2p3
1s2 2s2p6 3s2p6 d10 4s2p6d10 5s2
1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6 5s1
Grupo: 16
Grupo: 2
Grupo: 15
Grupo: 12
Grupo: 1
luego tendrá 1 e– de valencia.
luego tendrá 6 e– de valencia.
B: Grupo: 16; Periodo: 4.
B: No-metal
Periodo: 4
Periodo: 5
Periodo: 2
Periodo: 4
Periodo: 5