4.2. TEORIA ATOMICA EL ATOMO, PARTICULAS FUNDAMENTALES INDICADORES DE LOGROS:

4.2. TEORIA ATOMICA
EL ATOMO, PARTICULAS FUNDAMENTALES
INDICADORES DE LOGROS:
• Interpreta la importancia de las partículas fundamentales en la estructura del atomo.
• Construye la estructura de los modelos atómicos.
• Compara el modelo atómico cuántico con los modelos tradicionales.
• Aplica la configuración electrónica en la estructura de los diferentes elementos.
• Relaciona los números cuánticos y la configuración electrónica con la tabla periódica.
CONTENIDO ANALITICO:
Estudio y ampliación de los siguientes temas:
• Antecedentes históricos.
• Partículas fundamentales: electrón, protón y neutrón (carga eléctrica, ubicación en el átomo)
• Rayos X y la radioactividad.
• Estudio de las partículas alfa, beta y gamma.
• Modelo atómico de Thomson.
• Modelo atómico de Rutherford y conclusiones respecto al modelo propuesto.
• Número atómico, masa atómica, isótopos, isótopos radiactivos e isóbaros.
• Mol, masa molecular y número de Avogadro.
• Teoría cuántica de Planck.
• El modelo de Bohr.
• El modelo de Sommerfeld
• Modelo mecánico cuántico: Principio de incertidumbre de Heisenberg
• Números cuánticos: principal, secundario, magnético y de espín.
• Configuraciones electrónicas: Principio de ordenamiento, principio de Aufbau, principio de exclusión de
Pauli, principio de máxima multiplicidad de Hund, distribución de los electrones en el átomo. Ejemplos.
• Antecedentes históricos de la tabla periódica
• Ley periódica
• Propiedades periódicas de los elementos: radios atómicos, energía de ionización, afinidad electrónica,
radios iónicos y electronegatividad.
TRABAJO INDIVIDUAL
TEORIA ATOMICA DE DALTON
El trabajo de Dalton marco el principio de la química moderna. Las hipótesis sobre la naturaleza de la materia
en las que se basa la teoría atómica de Dalton, pueden resumirse como sigue:
• Los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos. Todos los átomos
de un mismo elemento son idénticos, tiene igual tamaño, masa y propiedades químicas. Los átomos de un
elemento son diferentes de los átomos de todos los demás elementos.
• Los compuestos están formados por átomos de más de un elemento. En cualquier compuesto, la relación del
número de átomos entre dos de los elementos presentes siempre es un número entero o una fracción
sencilla.
• Una reacción química incluye solo la separación, combinación o reordenamiento de los átomos; nunca se
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crean o se destruyen.
• Con base en estos postulados se establecieron la Ley de las Proporciones Definidas, la Ley de las
Proporciones Múltiples y la Ley de la Conservación de la masa. Analizar e interpretar cada una de las
leyes y discuta la importancia de las mismas.
• Consultar el nombre y el símbolo de los elementos propuestos en el ejercicio número diez del trabajo
individual.
• Establezca comparaciones entre los modelos de Thomson, Ruterford y Millikan; desarrolle conclusiones
• Un método para observar la luz que emite un átomo al proporcionarle energía, consiste en calentar un
compuesto a través de la llama de un mechero. Por ejemplo, si calentamos una pequeña cantidad de sal de
mesa (NaCl) que contiene sodio se producirá una llama de color amarillo.
• Investigue sobre el espectro electromagnético constituído por las diferentes longitudes de onda que se
miden en nanómetros.
• Según el esquema de longitud de onda, complete la siguiente tabla con el rango de las longitudes de onda
para cada color y la configuración electrónica respectiva.
ELEMENTO
COLOR DE LUZ
RANGO DE LONGITUD CONFIGURACION
DE ONDA
ELECTRONICA
Sodio
Amarillo
Cesio
Azul
Cobre
Verde
Estroncio
Rojo
Potasio
Violeta
• Para un elemento X el número cuántico principal es 3. Con esta información indique:
• El número de niveles de energía del átomo
• El número de subniveles
• El número máximo de electrones en el nivel 3.
• Cuáles y cuántos orbitales posee dicho átomo
• Siguiendo la regla de Hund, y teniendo en cuenta la configuración electrónica reaalice el llenado del
diagrama orbital para los siguientes elementos: Berilio, Carbono, Oxígeno y Azufre.
• Se requiere investigar si el volumen atómico ( considerado el volumen que ocupa un mol de átomos de
dicho elemento) es una propiedad periódica. Para ello, se analizan los volúmenes atómicos de los 20
primeros elementos de la tabla periódica, obteniéndose los siguientes resultados:
Volumen atómico
Volumen atómico
Z
Elemento
(cm3/mol)
(cm3/mol)
1
H
9.2
11
Na
23.7
2
He
31.8
12
Mg
14.0
3
Li
13.1
13
Al
10.0
4
Be
5.0
14
Si
12.1
5
B
4.6
15
P
17.0
6
C
5.3
16
S
15.5
7
N
17.3
17
Cl
18.7
8
O
14.0
18
Ar
24.2
9
F
17.1
19
K
45.3
10
Ne
16.8
20
Ca
29.9
• Represente en un gráfico los valores de la tabla; ubicando en el eje X el número atómico y el eje Y volumen
atómico.
• Una los puntos sucesivos con una curva.
Z
Elemento
2
• Analice en el gráfico si existe una relación periódica entre el número atómico y el valor del volumen
atómico. En caso ser así, determine cómo varía el volumen atómico a medida que se avanza en un período y
que se desciende en un grupo.
8. Establezca las diferencias de los modelos de Rutherford, Bohr y cuantico con el átomo de Helio.
9. El número másico A de un átomo se expresa como A = Z + N, siendo Z el número de protones que en un
átomo neutro es igual al número de electrones (e−) y N el número de neutrones. Completa la información
sobre los elementos X, Y y W que se presentan en la siguiente tabla.
Elemento
X
Y
W
Z
9
?
?
A
?
20
23
N
10
?
12
e−
?
10
?
Indique:
• Cuáles elementos presentan el mismo número de neutrones?
• Se presentan isótopos?
• A cuáles elementos de la tabla periódica corresponden sus números atómicos?
• Que significados tienen los datos faltantes en el cuadro y como se relacionan con los demás datos?
10. Elija de la siguiente lista los símbolos que representen:
146 C 147N 157 N 167 N 135 B
168 O 179 F 1810 Ne 137 N 177 N
• Grupos de isótopos.
• Atomos con el mismo número de neutrones.
• Conjuntos de átomos diferentes con el mismo número másico.
11. Indique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones. Justifique su respuesta.
• Los rayos catódicos consisten en un flujo de protones.
• El número de protones que hay en el núcleo del 2412 Mg es 12.
• Los isótopos de un elemento químico tienen el mismo número de neutrones en sus núcleos pero se
diferencian en el número de protones.
• Los rayos catódicos son partículas con carga positiva que parten desde el cátodo hacia el ánodo.
12. Con base en el siguiente texto establezca la opción correcta y justifique su respuesta.
El hidrógeno es el átomo más pequeño que se conoce. En el núcleo tiene un protón y fuera de él un electrón.
Si un átomo de hidrógeno pierde su electrón, de acuerdo con el modelo de Bohr, lo que queda del átomo de
hidrógeno es:
• El núcleo solamente
• El núcleo y una órbita vacía
• El núcleo y dos órbitas vacías
• El núcleo y más de dos órbitas vacías
13. Qué diferencia encuentra entre los elementos metálicos y no metálicos?
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• Qué indican los grupos de la tabla periódica?
• Qué indican los períodos?
• Qué diferencia hay entre número de oxidación y valencia?
• Qué diferencia hay entre afinidad electrónica y potencial de ionización?
14. Cómo se explica que el Hidrógeno esté ubicado en el grupo IA de la tabla periódica?
15. Explique el aumento del radio atómico de los elementos en un grupo y en un período de la
tabla periodica
16. Resolver: Se tienen 8,8 gramos de CO2 (gas carbónico). Hallar la masa molecular el número
y el número de moles de átomos deoxígeno y carbono en esa cantidad de gas moles presentes.
en esa cantidad, el número de moléculas carbónico
17. Calcular cuantas moles de oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y carbono hay en cada uno de los siguientes
compuestos:
• Dos moles de H2O (agua)
• Tres moles de HNO3 (ácido nítrico).
• 1,5 moles de C12H22O11 (sacarosa o azúcar).
• Cinco moles de H2CO3 (ácido carbónico)
TRABAJO EN GRUPO
RADIACTIVIDAD
En 1895,el físico alemán WILHELMAN RONTGEN observo que cuando los rayos catódicos incidían sobre
el vidrio y los metales ,ocasionaban que éstos emitieran ciertos rayos desconocidos. Estos rayos muy
energéticos podían atravesar la materia, oscurecían placas fotográficas, aun estando cubiertas, y producían
fluorescencia en algunas sustancias. Debido a estos rayos no eran desviados de su trayectoria por un imán, no
estaban constituidos por partículas con carga, como los rayos catódicos .En virtud de su naturaleza
desconocida, Rontgen les dio el nombre de rayos X
Poco después del descubrimiento de Rontgen, Antoine Becquerel, profesor de física en parís ,empezó a
estudiar las propiedades fluorescentes de las sustancias. Accidentalmente encontró que algunos compuestos de
uranio causaban el oscurecimiento de placas fotográficas cubiertas, incluso en ausencia de rayos catódicos Al
igual que los rayos X en que eran emitidos de manera espontanea Marie Curie, discípula de Bequerel,sugirio
el nombre dce radiactividad para describir la emisión espontanea de partículas y/ o de radiación desde
entonces se dice que un elemento es radiactivo si emite radiación de manera espontanea .
El decaimiento o descomposición de las sustancias radiactivas, como el uranio produce tres tipos de rayos Dos
de estos rayos son desviados de su trayectoria por placas metálicas con cargas opuestas. Los rayos alfa (), y
en consecuencia se alejan de la placa con carga positiva los rayos beta ( ), o partículas beta, son electrones y
son rechazados por la placa con carga negativa. Un tercer tipo de radiación radiactiva consiste en rayos de alta
energía, llamados rayos gama (). Al igual que los rayos X, los rayos gama no presentan carga y nos les
afecta un campo externo.
Con base en la lectura anterior:
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• Relacione mediante flechas:
Partícula
Símbolo
Masa (g)
Carga
Rayos
Protón
e−
9.1095 x 10−28
0
Neutrón
p
1.67253 x 10−24
+1
Electrón
n
1.67495 x 10−24
−1
• Plantee un esquema para los diferentes modelos atómicos estudiados hasta el momento.
• En qué unidades se mide la masa de los átomos. Qué partículas atómicas son consideradas como U.M.A.,
cuál es la equivalencia en gramos de una U.M.A.?
• Por qué el electrón no es considerado como U.M.A.. Explique?
• Qué diferencia en masa y carga eléctrica hay entre protones y electrones?
• Por qué se considera que los neutrones tienen una carga igual a cero?
• Qué relación hay entre el experimento que realizó Thomson con el electroscopio y el concepto de
electricidad?
• Indica si son verdaderos o falsos los siguientes enunciados y justifique su respuesta.
• Los rayos catódicos consisten en un flujo de protones ______
• El número de protones que hay en el núcleo del 2412Mg es 12 _____
• Los isótopos de un elemento químico tienen el mismo número de neutrones en sus núcleos, pero se
diferencian en el número de protones _____
• Los rayos catódicos son partículas con carga positiva que parten desde el cátodo hacia el ánodo _____
• Complete los espacios en blanco y justifique sus respuestas.
El átomo de cloro posee 17 protones, 18 neutrones y 17 electrones, por lo tanto:
• Su número de masa es: _____________
• Si añadimos un neutrón a su núcleo, su número atómico es___________
• Con la modificación anterior, el átomo sigue siendo de cloro? Si ____ No _____
• Para la convención AZ X, donde X representa el símbolo de un elemento, A la masa atómica y Z el número
atómico. Teniendo en cuenta lo anterior, complete el siguiente cuadro señalando los isótopos con un
asterisco y los isóbaros con dos.
Símbolo
# de p+
# de no
No. Atómico Masa atómica Isótopo Isóbaro
4020 X
1618 X
2411 X
3617 X
189 X
168 X
2412 X
3617 X
• Para los siguientes elementos escriba el numero y la mas atómica correspondientes consulte la tabla
periódica: S, C, Na ,N y P
• Escriba con su respectivo ejemplo, el significado de los siguientes términos:
• Isótopo
• Isobaro
• Radio isótopo
• El diámetro de un átomo neutro de helio es alrededor de 102 pm. Suponga que se pudieran alinear los
átomos de helio de forma que tuvieran contacto unos con otros. Aproximadamente, cuantos átomos se
necesitan para cubrir una distancia de un centímetro.
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• En términos generales, el radio de un átomos es aproximadamente diez mil veces mayor que su núcleo. Si
un átomo pudiera amplificarse de manera que el radio de su núcleo midiera dos centímetros, casi del
tamaño de una canica, cual sería el radio del átomo en millas (1 mi = 1609 m)
• Determine la configuración electrónica de los siguientes elementos:
• 8O: _______________________________
• 34Se: ______________________________
• 20Ca: ______________________________
• 9F: ________________________________
• 36Kr: ______________________________
• Indique cuántos electrones hay en el último nivel de energía de cada uno de los siguientes átomos: Al, Na,
I, Pb, Ca, C, N, Ne.
• Encuentre en la sopa de letras el nombre de 17 elementos químicos. Puede buscar en forma vertical,
horizontal o diagonal; de arriba hacia abajo o viceversa; de izquierda a derecha o viceversa.
A
O
H
O
S
M
I
O
F
D
R
K
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