Solucionario Cuaderno Estrategias y Ejercitación Modelo atómico de la materia I: estructura atómica, modelos atómicos y tipos de átomos

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1 Solucionario Cuaderno Estrategias y Ejercitación Modelo atómico de la materia I: estructura atómica, modelos atómicos y tipos de átomos Química Técnico Profesional Intensivo SCUACTC001TC83-A16V1

2 Ítem Alternativa Habilidad 1 A Comprensión 2 D Comprensión 3 C ASE 4 C Aplicación 5 E Aplicación 6 C Comprensión 7 A Comprensión 8 D Aplicación 9 E Aplicación 10 C Aplicación 11 C Aplicación 12 E Reconocimiento 13 C Comprensión 14 C Aplicación 15 E ASE 16 A ASE 17 E Comprensión 18 C Comprensión 19 C Comprensión 20 A Comprensión

3 EJERCITACIÓN Ítem Alternativa Defensa 1 A Habilidad de Pensamiento Científico: Explicación de la importancia de teorías y modelos para comprender la realidad, considerando su carácter sistémico, sintético y holístico, y dar respuesta a diversos fenómenos o situaciones problemas. El texto corresponde a un modelo científico, específicamente al modelo atómico de Rutherford. Un modelo es una representación de un fenómeno complejo mediante términos o imágenes con las que estamos familiarizados, basándose para ello en la evidencia disponible. En este caso, Rutherford, basándose en los resultados de sus experimentos, planteó un modelo del átomo que lo asimila a un sistema planetario. 2 D El número atómico (Z) corresponde al número de protones (partículas de carga positiva). Por lo tanto, en el átomo representado, es igual a 4. El número másico (A) es la suma de protones y neutrones (partículas neutras), por lo que en este átomo, efectivamente es 9 (4 protones + 5 neutrones). Un átomo es neutro cuando el número de electrones (partículas de carga negativa que se encuentran alrededor del núcleo) es igual al número de protones, tal y como ocurre en el átomo de la figura, que correspondería concretamente a un átomo de berilio ( 4 Be 9 ).

4 3 C Cuando hablamos de átomo, nos estamos refiriendo a una especie neutra, por lo tanto su Z corresponde al número de protones y de electrones. Dado que además los átomos A y B son isótonos, presentarán igual número de neutrones. Por lo tanto, si el átomo A tiene 21 electrones y su número másico (A) es 40, el número de neutrones presentes en ambos átomos es 19. nº = nº = 19 Si se sabe que el número atómico (Z) de B es 20, su número másico (A) será: A = A = 39 4 C Si un átomo tiene en su núcleo 30 neutrones y 26 protones, presenta un número atómico Z = 26 y un número másico A = 56 ( ). Por lo tanto, la única alternativa correcta es la C. 5 E Los átomos 8 O 16 y 8 O 18 corresponden a dos isótopos del oxígeno, los cuales se diferencian en su número másico (A). El primero de ellos posee 8 neutrones y el segundo 10, por lo tanto presentan una diferencia de 2 neutrones, recordando siempre que: A = protones (p + ) + neutrones (n o ) 6 C Cuando un átomo de azufre (S), que presenta un Z = 16, se convierte en anión, adquiere la configuración electrónica del gas noble argón (Z = 18). Esto lo logra captando 2 electrones y convirtiéndose en anión S 2, por lo que cambia su carga.

5 7 A El átomo de la figura presenta 9 protones y 10 electrones. Por lo tanto, se trata de un átomo negativo o anión, cuya carga es 1. Específicamente corresponde a un ion de flúor ( 9 ). El número atómico corresponde al número de protones, por lo que en este caso es 9. 8 D El número de protones, neutrones y electrones de la especie O corresponde a: 8 p+, 9 n (A Z = 17 8) y 10 e, debido a que corresponde al anión de oxígeno de carga 2 (gana 2 electrones). 9 E El número atómico (Z) corresponde al número de protones en el núcleo. Para un elemento neutro, este valor coincide con el número de electrones, pero no en los iones. Como el ion yoduro (I - ) tiene carga -1, ha ganado un electrón con respecto al elemento neutro yodo (I). Por lo tanto, como su número de electrones es 54, tendrá 53 protones, valor que corresponde al número atómico. La suma de protones y neutrones ( ) entrega un valor de 127, el cual representa su número másico (A). 10 C La especie Cr presenta 24 protones 24 (p+ = Z), ya que el subíndice 24 corresponde a su número atómico; 26 neutrones (n = A Z), ya que su número másico es el superíndice 50, y como es un catión de carga +2, presenta 22 electrones (e = p + - 2). 11 C La especie iónica X 3+ presenta un Z = 50, lo que corresponde al número de protones, por lo tanto la especie tiene 50 protones. Su A = 118, esto nos indica que tiene: N neutrones = A Z = = 68 n Como su carga es +3, se sabe que pierde 3 electrones, con respecto a la especie neutra, por lo tanto su número de electrones es: 19 N electrones = p = 50-3 = 47 e - 12 E Los distintos tipos de átomos de carbono en su estado neutro presentan: 6 protones, 6 electrones y solo se diferencian en el número de neutrones. Es por esta razón que el carbono presenta 3 isótopos diferentes. Por lo tanto las afirmaciones correctas son solo I y III. F

6 13 C Los dos átomos de la figura tienen el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones. Por lo tanto, corresponden a una pareja de isótopos. Concretamente, se trata de los isótopos del litio ( 3 Li 6 y 3 Li 7 ). Ambos poseen el mismo número de protones que de electrones, por lo que son átomos neutros. No son isótonos porque uno tiene 3 neutrones y el otro, 4; y no son isóbaros, porque el primero tiene un número másico igual a 6 y el segundo, igual a C Los isótonos son átomos que presentan el mismo número de neutrones. Este valor se calcula restando A Z, por lo que los átomos presentados tienen: 10X 20 = = 10 neutrones 11X 30 = = 19 neutrones 18X 38 = = 20 neutrones 20X 39 = = 19 neutrones 39X 58 = = 19 neutrones Por lo tanto, la opción correcta corresponde al átomo 18 X 38, que tiene 20 neutrones al igual que el átomo X. 15 E En la tabla se indican las relaciones entre distintos tipos de átomos según tengan igual (=) o diferente ( ) número atómico (Z), número másico (A) o número de neutrones (n ). Según las definiciones vistas en los ejercicios anteriores, la tabla completa quedaría de la siguiente forma: Z A n Isóbaros = Isótonos = Isótopos = 16 A Son isótopos, aquellos elementos que tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones. Por lo tanto, su número atómico (Z) es el mismo, pero difieren en el número másico (A), tal como señala la alternativa A (A correcta; D incorrecta). Los isóbaros son átomos con diferente número atómico (Z) pero el mismo número másico (A), por lo tanto, la alternativa B es incorrecta, ya que si C y D tienen el mismo Z y el mismo A, serían átomos iguales, no isóbaros. Los isótonos son átomos con diferente número atómico (Z) y diferente número másico (A), pero igual número de neutrones. Si no se indica que C y D cumplan esta última característica, no se puede afirmar que sean isótonos (alternativa C incorrecta). Con las condiciones dadas en la alternativa E sí podría afirmarse que son isótonos, ya que la diferencia entre A y Z nos da el número de neutrones, siempre y cuando A y Z sean distintos, pero no se

7 puede afirmar que sean isóbaros (E incorrecta). 17 E Thomson suscitó la idea del átomo como estructura eléctrica. Su modelo, conocido como budín de pasas, mencionaba que los electrones, de carga negativa, estaban incrustados en una masa de naturaleza desconocida de carga positiva. 18 C El esquema corresponde al modelo atómico de Thomson, que considera el átomo como una esfera uniforme cargada positivamente, en la cual se encuentran incrustados los electrones, de carga negativa (C correcta; A incorrecta). A diferencia de la teoría atómica de Dalton, este modelo no considera el átomo como indivisible, ya que tiene en cuenta la presencia de partículas de carga negativa, que pueden separarse del átomo (E incorrecta). A diferencia del modelo de Rutherford, el de Thomson no distingue entre núcleo y corteza, ya que los electrones están incrustados en la esfera de carga positiva (B incorrecta). Por lo tanto, tampoco considera la existencia de partículas subatómicas de carga positiva (protones), cuyo descubrimiento fue posterior (D incorrecta). 19 C Dalton postula que los compuestos están formados por átomos de más de un elemento y que en cualquier compuesto, la relación del número de átomos entre dos de los elementos presentes siempre es un número entero o una fracción sencilla. Rutherford, a través de su experiencia, comprueba que la mayor parte del átomo corresponde a espacio vacío. Bohr, en su teoría, explica que los electrones pueden moverse en órbitas definidas de cierta energía, y para pasar de una órbita a otra deben absorber o liberar energía. Al absorber energía, un electrón pasa de un estado de energía más bajo (un menor valor de n) a otro estado de mayor energía (caracterizado por un valor mayor de n). 20 A Habilidad de Pensamiento Científico: Identificación de teorías y marcos conceptuales, problemas, hipótesis, procedimientos experimentales, inferencias y conclusiones, en investigaciones

8 científicas clásicas o contemporáneas. La experiencia de Rutherford permitió concluir que la mayor parte del átomo corresponde a espacio vacío, debido al nulo ángulo de desviación que presentaron la mayoría de las partículas (opción I correcta). El hecho de que una pequeña fracción de la radiación fuera reflejada, sin atravesar la lámina, permitió concluir que la mayor parte de la masa se concentraba en una fracción muy pequeña del átomo, de carga positiva, a la que se llamó núcleo (II correcta). En la experiencia, Rutherford utilizó una fuente de partículas alfa (α) con detector circular, las que fueron disparadas a través de una lámina de oro delgada, pero el experimento no estaba diseñado para establecer una conclusión sobre la carga eléctrica de la partícula alfa, sino que esta se conocía de antemano (III incorrecta). Si bien es cierto que la mayor parte de las partículas alfa atravesaron la lámina, esto es una descripción de los resultados y no una conclusión (IV incorrecta).