Solucionario Teoría atómica III

SOLUCIONARIO
Guía Estándar Anual
Teoría atómica III: tabla
periódica y propiedades
periódicas
SGUICES003CB33-A16V1
Ítem
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Alternativa
B
C
E
D
A
C
C
A
E
B
E
C
C
D
B
C
D
B
E
A
B
D
E
C
E
Habilidad
Reconocimiento
Comprensión
Reconocimiento
Comprensión
Comprensión
ASE
Reconocimiento
Comprensión
Comprensión
Comprensión
Reconocimiento
ASE
Comprensión
Reconocimiento
Comprensión
Comprensión
Reconocimiento
Comprensión
Comprensión
Reconocimiento
Comprensión
Comprensión
ASE
Comprensión
Reconocimiento
EJERCICIOS PSU
Ítem
1
Alternativa
Defensa
B
Los elementos químicos en el sistema periódico se
clasifican según su:
-Carácter físico-químico: metales, no metales, anfóteros
y gases nobles.
-Configuración electrónica: elementos representativos,
que se encuentran en los extremos del sistema periódico
(zonas 1, 3 y 4); elementos de transición, que se
encuentran en la parte central del sistema periódico (zona
2); y elementos de transición interna (también
denominados tierras raras), que se encuentran en la
zona inferior del sistema periódico (zona 5).
1
3
2
4
5
2
C
El radio atómico varía en la tabla periódica de la
siguiente manera:
-Grupos: Aumenta de arriba hacia abajo. (↓)
-Períodos: Aumenta de derecha a izquierda. (←)
En
cambio,
potencial
de
ionización
y
la
electronegatividad varían en la tabla periódica de la
siguiente manera:
- Grupos: Aumenta de abajo hacia arriba. (↑)
- Períodos: Aumenta de izquierda a derecha. (→)
ENERGÍA
TAMAÑO
E
TAMAÑO
ENERGÍA
3
La energía de ionización o potencial de ionización se
define como la energía necesaria para arrancar el
electrón más externo a un átomo en estado gaseoso y
fundamental. A continuación se presenta una gráfica
donde se observa un aumento progresivo en esta
propiedad en elementos de un mismo período y una
disminución del P.I. entre elementos de un mismo
grupo.
La electroafinidad o afinidad electrónica corresponde a
la energía desprendida cuando un átomo en estado
gaseoso capta un electrón. Como la afinidad electrónica
es una propiedad periódica relacionada con la energía,
aumentará de izquierda a derecha en cada período y de
abajo hacia arriba en cada grupo.
ENERGÍA
ENERGÍA
La electronegatividad es una medida de la capacidad de
un átomo para atraer el par de electrones de un enlace.
El enlace carbono-hidrógeno, es fundamental en química
orgánica. Estos elementos poseen una diferencia de
electronegatividad muy baja entre sí, por lo que los
electrones de enlace, se ven atraídos de manera
semejante
entre
sus
átomos
componentes.
La imagen muestra una molécula de metano (CH4), un
hidrocarburo muy sencillo.
Por lo tanto, las tres definiciones son las correctas y se
ajustan a lo señalado.
4
D
Todos los elementos pertenecientes a un mismo grupo,
presentarán diferentes radios atómicos, ya que, a
medida que se desciende en un grupo en el sistema
periódico, el número atómico (Z) aumenta (opción II
correcta) y lo mismo sucede con el radio atómico (opción
III correcta) (Ver lámina en la defensa de la pregunta 2).
El número de electrones de valencia, sin embargo, es
igual para todos los elementos del grupo (opción I
correcta), ya que todos tienen la misma configuración
electrónica del último nivel energético.
5
A
Los electrones de valencia corresponden
a los
electrones de la capa más externa (último nivel
energético), también llamada capa de valencia. Por lo
tanto, la única opción correcta, que presenta dos
electrones de valencia, es la I, 1s2 2s2.
Las opciones II y III presentan 4 electrones de valencia.
6
C
El potencial o energía de ionización corresponde a la
energía mínima necesaria para separar completamente
el electrón más externo de un átomo en su estado
fundamental y en estado gaseoso.
El gráfico muestra la alta energía necesaria para separar
un electrón de los gases nobles (grupo VIII) y la baja
cantidad de energía que se requiere para retirar el último
electrón de los elementos alcalinos (grupo IA).
Se puede concluir que los gases nobles no pierden su
electrón con facilidad, por lo que presentan una baja
tendencia para formar iones positivos. No se puede
determinar con la información del gráfico si presentan una
alta o baja tendencia a ganar electrones, formando iones
negativos.
En un periodo se observan grandes diferencias en los
valores de potencial de ionización, por ejemplo, el litio (Li)
y el neón (Ne) están situados en el periodo 2 y presentan
una gran diferencia en sus valores.
Los elementos del grupo IA (Li, Na, K), presentan bajos
valores de potencial de ionización, por lo que se puede
afirmar que pierden con facilidad su último electrón para
adquirir la configuración electrónica del gas noble anterior.
7
C
La electronegatividad es la capacidad de un átomo en
una molécula para atraer hacia sí el par de electrones
de enlace. Cuando la diferencia en los valores de
electronegatividad entre dos átomos es muy grande,
estos no comparten un par electrónico, sino que forman
uniones electrostáticas fuertes, como el caso de la sal
cloruro de sodio (NaCl), conformado por iones positivos y
negativos.
8
A
La electronegatividad es una propiedad vinculada con la
energía, por lo que varía en la tabla periódica según se
indica a continuación:
En un grupo: aumenta de abajo hacia arriba. (↑)
En un período: aumenta de izquierda a derecha. (→)
ENERGÍA
TAMAÑO
ENERGÍA
TAMAÑO
Por lo tanto, la única opción correcta es la I.
9
E
La configuración electrónica dada, tiene 4 electrones en
el nivel más externo, ubicados en los orbitales s y p, por
lo tanto, corresponde a elementos del grupo IVA.
En la siguiente imagen se muestra un segmento de la
tabla periódica, correspondiente al grupo IVA, donde
aparecen destacadas en amarillo las configuraciones
electrónicas de átomo neutro, terminadas en ns2 np2
10
B
El potencial de ionización aumenta desde abajo hacia
arriba en un grupo y de izquierda a derecha en un
período. El radio atómico (opción II) aumenta en un
grupo de arriba hacia abajo y en un periodo de derecha a
izquierda.
La variación del radio iónico no puede determinarse en un
sistema periódico, ya que dependerá de los electrones
ganados o perdidos que tenga un ion. En general, el radio
iónico puede establecerse según la siguiente relación:
radio catión < radio átomo neutro < radio anión
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E
Los orbitales f caracterizan a los elementos de transición
interna (lantánidos y actínidos). Estos se encuentran
ubicados en la parte inferior de la tabla periódica, como
una sección aparte (bloque f).
12
C
La representación de los modelos atómicos de los
halógenos hace referencia a la propiedad periódica del
radio atómico, la cual corresponde a la mitad de la
distancia entre los núcleos de dos átomos iguales
enlazados entre sí. De esta forma, el radio atómico en un
grupo aumenta con el número atómico (Z). Entonces,
se puede prever que el modelo más pequeño será el del
flúor (3), luego el del cloro (1) y el de mayor tamaño el del
bromo (2).
13
C
Dado que el mayor nivel de la configuración electrónica
es el cuarto (4s2), el periodo al que pertenece el elemento
(que se trata del manganeso Mn, Z = 25) es el 4.
14
D
Debido al desarrollo de la mecánica cuántica, se acepta
que el orden de los elementos en el sistema periódico
está relacionado con la estructura electrónica de los
átomos, a partir de la cual se pueden predecir sus
diferentes propiedades químicas.
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B
Los elementos de transición son aquellos cuyo último
electrón se aloja en un orbital d. De las configuraciones
que se muestran en las alternativas, solo la B termina en
un orbital d.
Las alternativas A, C y D corresponden a elementos
representativos, porque tienen su último electrón en un
orbital s o p. La alternativa E corresponde a un elemento
de transición interna, ya que su último electrón se aloja en
un orbital f.
16
C
El punto de ebullición corresponde a la temperatura a la
cual la presión de vapor un líquido iguala a la presión
atmosférica, por lo que este pasa al estado gaseoso.
En términos sencillos, la presión de vapor está
relacionada con la tendencia de las moléculas a escapar
del líquido.
Si se aumenta la presión sobre un líquido, el punto de
ebullición aumenta (opción III correcta), puesto que
debe incrementarse aún más el valor de su presión de
vapor para alcanzar el valor de la presión externa. Por el
contrario, si la presión atmosférica disminuye, la presión
de vapor del líquido iguala la del ambiente a menor
temperatura, por lo que el punto de ebullición disminuye
(opción II correcta).
La ebullición se produce a una temperatura y una presión
constantes, independiente de la cantidad de calor
aplicado (opción I incorrecta).
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D
En la tabla periódica los elementos se ordenan según un
valor creciente del número atómico (Z). Por ello, también
tenderán a ordenarse de acuerdo a su masa atómica, con
algunas excepciones, pero este no es el criterio utilizado
para construir la tabla periódica.
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B
Dado que el potencial de ionización es la energía
necesaria para separar el último electrón del átomo, esta
propiedad se puede relacionar con la formación de
cationes.
Dado que son energías que deben ser transferidas al
átomo, se dice que el sistema incrementará su energía
total y éstos llevarán valores positivos.
19
E
Como la electronegatividad aumenta de izquierda a
derecha y desde abajo hacia arriba, el flúor (F) es el
elemento más electronegativo del Sistema Periódico. La
electronegatividad de los gases nobles es nula, por lo cual
no se consideran valores para esta propiedad periódica.
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A
El punto de fusión de una sustancia se define como la
temperatura a la que el sólido cambia a líquido. Como
todos los cambios físicos, no involucra una
transformación intima de la materia en cuanto a la
naturaleza de las sustancias, sino solamente de su
estado.
21
B
La imagen muestra la posición de los elementos nitrógeno
(N), boro (B) y oxígeno (O) en la tabla periódica.
RADIO
RADIO
Los tres pertenecen al mismo período (2). Sabiendo que
el radio atómico aumenta de derecha a izquierda en un
período, el orden correcto es O, N y B.
22
D
Los elementos de un grupo se caracterizan, por
presentar la misma configuración electrónica para su
nivel energético más externo, como por ejemplo:
Grupo IA  ns1
Grupo IIA  ns2
Grupo IIIA  ns2 np1
El radio atómico aumenta de arriba hacia abajo en un
grupo, por lo tanto, a medida que se incrementa el
número atómico (Z), aumenta el radio atómico. El
volumen atómico es una propiedad asociada al tamaño,
por lo que también aumenta, de arriba hacia abajo en un
grupo.
23
E
La electronegatividad aumenta en el sistema periódico
como se muestra a continuación:
Por lo que el cloro (Cl), situado en la parte superior
derecha (grupo VIIA) es el que presenta mayor valor de
electronegatividad.
24
C
El calcio (Ca) y el berilio (Be) pertenecen al mismo grupo
(IIA → alcalinotérreos), tal como se observa en la figura:
ENERGÍA
La propiedad de ceder uno o más electrones está
relacionada con el potencial de ionización. En un grupo,
el potencial de ionización, aumenta de abajo hacia arriba,
por lo que el calcio (Ca) presentará un potencial menor
con respecto al berilio (Be), esto tiene como consecuencia
el poder arrancar sus electrones al Ca con menor gasto
energético, por lo que es el calcio el que cede con
mayor facilidad sus electrones, formando cationes, y
el berilio el que necesita mayor cantidad de energía para
ello.
25
E
El punto de ebullición corresponde a la temperatura a la
cual un líquido iguala su presión de vapor al valor de la
presión externa. La presión de vapor es la tendencia de
escape de una sustancia del material del que forma parte,
vaporizándose.
La figura muestra un líquido en un recipiente cerrado que
posee una pequeña fracción de material en estado
gaseoso (círculos en rojo). Los choques de las moléculas
de gas contra las paredes del recipiente dan lugar a la
presión de vapor. Una forma de aumentar la presión de
vapor, es aumentar la temperatura del sistema.
Si la presión atmosférica actúa como presión externa, y
posee valores altos, el valor que la presión de vapor del
líquido necesitará para alcanzar el punto de ebullición
será alto también (como en el caso de un lugar geográfico
bajo el nivel del mar, como el Valle del Jordán en
Israel/Jordania), lo que determinará como consecuencia
altas temperaturas para el punto de ebullición. Ocurrirá a
la inversa en lugares con baja presión atmosférica (como
en el caso de los altos sectores cordilleranos).