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4 Los átomos y su complejidad
P R O B L E M A S
D E
S Í N T E S I S
4.30 Dibuja en tu cuaderno un átomo de oxígeno según el modelo de Thomson y según el modelo de Rutherford. ¿Permiten estos modelos explicar los fenómenos eléctricos?
En ambos modelos se incluye el electrón como partícula constituyente
del átomo, por lo que permiten explicar los fenómenos eléctricos.
4.31 Identifica los elementos del sistema periódico que no siguen el orden creciente de masas atómicas.
Son el potasio (K), el níquel (Ni) y el yodo (I).
4.32 A partir de la información contenida en el sistema periódico, completa en tu cuaderno la siguiente
tabla:
Número de
Nombre
Símbolo
Z
A
Fósforo
P
15
31
15
16
15
Argón
Ar
18
40
18
22
18
Bromo
Br
35
80
35
45
35
protones neutrones electrones
Z ⫽ 15: fósforo (P); 15 protones y 15 electrones. Neutrones: n ⫽ A ⫺ Z ⫽ 31 ⫺ 15 ⫽ 16.
18 protones ⇒ Z ⫽ 18: argón (Ar) y 18 electrones. Neutrones: n ⫽ A ⫺ Z ⫽ 40 ⫺ 18 ⫽ 22.
Z ⫽ 35: bromo (Br); 35 protones y 35 electrones. Número másico: A ⫽ Z ⫹ n ⫽ 35 ⫹ 45 ⫽ 80.
4.33 Identifica en el sistema periódico el nombre, el símbolo y la masa atómica de los elementos cuyos números
atómicos son Z ⴝ 14, Z ⴝ 26 y Z ⴝ 82.
Z ⫽ 14: silicio (Si); m ⫽ 28,09 u.
Z ⫽ 26: hierro (Fe); m ⫽ 55,85 u.
Z ⫽ 82: plomo (Pb); m ⫽ 207,19 u.
4.34 Construye una tabla que indique el número de protones, el número de neutrones y el número de electrones en cada capa de los iones Hⴙ, Mg2ⴙ y Clⴚ.
Número de protones:
1 en H⫹ (Z ⫽ 1), 12 en Mg2⫹ (Z ⫽ 12) y 17 en Cl⫺ (Z ⫽ 17)
Número de neutrones:
0 en H⫹ (n ⫽ A ⫺ Z ⫽ 1 ⫺ 1 ⫽ 0)
12 en Mg2⫹ (n ⫽ A ⫺ Z ⫽ 24 ⫺ 12 ⫽ 12)
18 en Cl⫺ (n ⫽ A ⫺ Z ⫽ 35 ⫺ 17 ⫽ 18)
4 Los átomos y su complejidad
Número de electrones:
El ion H⫹ se forma al perder 1 electrón el átomo de H; por tanto: número de electrones ⫽ Z ⫺ 1 ⫽ 1 ⫺ 1 ⫽ 0.
El ion Mg2⫹ se forma al perder 2 electrones el átomo de Mg: número de electrones ⫽ Z ⫺ 2 ⫽ 12 ⫺ 2 ⫽ 10.
El ion Cl⫺ se forma al ganar 1 electrón el átomo de Cl: número de electrones ⫽ Z ⫹ 1 ⫽ 17 ⫹ 1 ⫽ 18.
Número
Número
de protones de neutrones
Ion
Z
ⴙ
1
1
12
17
H
Mg2ⴙ
ⴚ
Cl
Número de electrones
K
L
M
⫺
⫺
⫺
⫺
12
12
2
8
⫺
17
18
2
8
8
4.35 Dados los iones Liⴙ, O2ⴚ, Fⴚ, Naⴙ, S2ⴚ y Kⴙ.
a) Señala cuáles tienen la misma configuración electrónica de un gas noble.
b) Indica en cada caso el gas noble correspondiente.
a) El ion Li⫹ se forma al perder 1 electrón el átomo de Li; por tanto: número de electrones ⫽ Z ⫺ 1 ⫽ 3 ⫺ 1 ⫽ 2.
El ion O2⫺ se forma al ganar 2 electrones el átomo de O; por tanto: número de electrones ⫽ Z ⫹ 2 ⫽ 8 ⫹ 2 ⫽ 10.
El ion F⫺ se forma al ganar 1 electrón el átomo de F; por tanto: número de electrones ⫽ Z ⫹ 1 ⫽ 9 ⫹ 1 ⫽ 10.
El ion Na⫹ se forma al perder 1 electrón el átomo de Na; por tanto: número de electrones ⫽ Z ⫺ 1 ⫽ 11 ⫺ 1 ⫽ 10.
El ion S2⫺ se forma al ganar 2 electrones el átomo de S; por tanto: número de electrones ⫽ Z ⫹ 2 ⫽ 16 ⫹ 2 ⫽ 18.
El ion K⫹ se forma al perder 1 electrón el átomo de K; por tanto: número de electrones ⫽ Z ⫺ 1 ⫽ 19 ⫺ 1 ⫽ 18.
b) El ion Li⫹ tiene la misma configuración electrónica que el He; los iones O2⫺, F⫺ y Na⫹, la misma que el Ne; los iones S2⫺ y K⫹,
la misma que el Ar.
4.36 Explica cómo pueden conseguir la configuración electrónica de un gas noble los átomos neutros
siguientes: cloro, magnesio y potasio.
El cloro (Z ⫽ 17) adquiere la configuración del gas noble argón si gana 1 electrón: Cl⫺.
El magnesio (Z ⫽ 12) adquiere la configuración del gas noble neón si pierde 2 electrones: Mg2⫹.
El potasio (Z ⫽ 19) adquiere la configuración del gas noble argón si pierde 1 electrón: K⫹.
4.37 Dadas las masas del neutrón, 1,00867 u, del protón, 1,00728 u y del electrón, 5,486 ⴢ 10ⴚ4 u.
a) Exprésalas en gramos.
b) Calcula cuántos protones hay en 1 g de protones y cuántos electrones hay en 1 g de electrones.
a) Neutrón: m ⫽ 1,00867 u ⫽ 1,00867 (u) ⭈ 1,66 ⭈ 10⫺24 (g/u) ⫽ 1,674 ⭈ 10⫺23 g
Protón: m ⫽ 1,00728 u ⫽ 1,00728 (u) ⭈ 1,66 ⭈ 10⫺24 (g/u) ⫽ 1,672 ⭈ 10⫺23 g
Electrón: m ⫽ 5,486 ⭈ 10⫺4 u ⫽ 5,486 ⭈ 10⫺4 (u) ⭈ 1,66 ⭈ 10⫺24 (g/u) ⫽ 9,107 ⭈ 10⫺28 g
1 (g)
b) En 1 gramo de protones: N ⫽ ᎏᎏᎏ
⫽ 6,0 ⭈ 1022 protones
1 (g)
En 1 gramo de electrones: N ⫽ ᎏᎏᎏ
⫽ 1,1 ⭈ 1027 electrones
4 Los átomos y su complejidad
4.38 El núcleo atómico tiene un diámetro del orden de 10ⴚ14 m, y el átomo, del orden de 10ⴚ10 metros.
Calcula qué tamaño tendría el átomo si el núcleo tuviera el tamaño de una bola de 1 cm de diámetro.
La relación entre los diámetros del átomo y del núcleo atómico es: 10⫺10 / 10⫺14 ⫽ 104. Si el diámetro del núcleo fuera de
1 cm (10⫺2 m), el del átomo sería: d ⫽ 10⫺2 ⭈ 104 ⫽ 100 m.
4.39 Completa en tu cuaderno el siguiente párrafo:
Los metales adquieren la configuración de gas noble cediendo electrones de su última capa y formando iones
positivos o cationes. Los metales del grupo 1 se ionizan más fácilmente que los del grupo 2 porque es más fácil ceder un electrón que dos.
4.40 Completa en tu cuaderno el siguiente párrafo:
Los no metales adquieren la configuración de gas noble tomando electrones y formando iones negativos o aniones. Los no metales del grupo 17, que necesitan un electrón para tener ocho en su última capa, se ionizan más
fácilmente que los del grupo 16 que necesitan dos electrones.
4.41 La siguiente figura muestra el modelo atómico nuclear
de dos átomos.
(1)
(2)
a) Suponiendo que son átomos neutros, indica su número
atómico e identifícalos con ayuda del sistema periódico.
b) Resuelve las mismas cuestiones en caso de que (1) sea
un catión con una carga positiva y (2) sea un anión con
una carga negativa.
a) (1): Neón (Z ⫽ 10);
(2): Argón (Z ⫽ 18).
b) (1): Na⫹ (Z ⫽ 11);
(2): Cl⫺ (Z ⫽ 17).
4.42 Completa esta tabla para los iones Ca2ⴙ (Z ⴝ 20, A ⴝ 40) y Brⴚ (Z ⴝ 35, A ⴝ 80).
Ion
Número
Número
de protones de neutrones
Número de electrones
K
L
M
N
Ca2ⴙ
20
20
2
8
8
⫺
Brⴚ
35
45
2
8
18
8
Número de protones:
20 en Ca2⫹ (Z ⫽ 20) y 35 en Br⫺ (Z ⫽ 35)
Número de neutrones:
20 en Ca2⫹ (n ⫽ A ⫺ Z ⫽ 40 ⫺ 20 ⫽ 20)
45 en Br⫺ (n ⫽ A ⫺ Z ⫽ 80 ⫺ 35 ⫽ 45)
Número de electrones:
El ion Ca2⫹ se forma al perder 2 electrones el átomo de Ca; por tanto: número de electrones ⫽ Z ⫺ 2 ⫽ 20 ⫺ 2 ⫽ 18.
El ion Br⫺ se forma al ganar 1 electrón el átomo de Br; por tanto: número de electrones ⫽ Z ⫹ 1 ⫽ 35 ⫹ 1 ⫽ 36.