SOLUCIONARIO Guía Estándar Anual

Transcripción

1 SOLUCIONARIO Guía Estándar Anual Teoría atómica I: modelos atómicos, estructura atómica y tipos de átomos SGUICES001CB33-A16V1

2 Ítem Alternativa Habilidad 1 E Reconocimiento 2 B Aplicación 3 B Aplicación 4 E Comprensión 5 E Comprensión 6 E Comprensión 7 D Comprensión 8 A Comprensión 9 E Reconocimiento 10 E Reconocimiento 11 D Comprensión 12 C Comprensión 13 C Reconocimiento 14 C ASE 15 E Aplicación 16 A Aplicación 17 C Aplicación 18 E Reconocimiento 19 B Aplicación 20 B Comprensión 21 C Aplicación 22 B Comprensión 23 E Comprensión 24 A Reconocimiento 25 C Reconocimiento

3 EJERCICIOS PSU Ítem Alternativa Defensa 1 E El primer postulado del modelo atómico de Bohr señala que los electrones describen órbitas circulares en torno al núcleo del átomo sin irradiar energía. El segundo postulado señala que los electrones solo pueden girar alrededor del núcleo en ciertas órbitas definidas, de modo que no es cierto que entre un nivel y otro haya infinitos estados intermedios que los electrones pueden adoptar. El planteamiento de que todos los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y otras propiedades corresponde al modelo de Dalton. Rutherford fue el que planteó que la mayor parte del átomo es espacio vacío. Y el concepto de orbital como una zona de alta probabilidad de encontrar un electrón surge con el modelo mecano cuántico. 2 B La diferencia entre en el número másico (A) y el número atómico (Z), nos da la cantidad de neutrones, como se muestra a continuación: A = Z + nº nº = A Z Para este ejercicio, Z = 19 y A = 39, entonces: nº = nº = 20 Por lo tanto la cantidad de neutrones en la pregunta es B En el ejercicio, el ion X 5+ tiene Z = 20 y A = 41. Hay que recordar que Z es el número atómico, que describe el número de protones. En un átomo neutro, la cantidad de electrones es igual al Z, pero en un ion positivo como el del ejercicio, la cantidad de protones supera en 5 unidades a la de electrones. Por lo tanto, podemos calcular el número de electrones, mediante la siguiente sustracción: 20 5 = 15 La cantidad de electrones en esta especie de carga positiva es E Las especies neutras 30 Zn 64 y 29 Cu 64 son isóbaros entre sí, es decir, átomos con igual número másico

4 (A) (protones + neutrones), pero diferente número atómico (Z), que equivale al número de protones. En la notación de un elemento, el subíndice indicará el Z, mientras que el superíndice indicará el A. Al observar los índices de los elementos, es posible observar que ambos tienen igual A. 5 E Todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número atómico (Z), ya que comparten el mismo número de protones (opción I correcta). Cuando se habla de átomo, se refiere a una especie neutra, por lo tanto, todos los átomos de nitrógeno también presentan igual número de electrones y configuración electrónica (opción III correcta). Por otro lado, dentro de una muestra de nitrógeno existen átomos con número másico (A) igual a 14 y otros con A = 15, ya que el número de neutrones varía entre los diferentes isótopos del mismo elemento (opción II incorrecta). 6 E Con su experimento de la lámina de oro, Rutherford determinó que la carga positiva del átomo se encontraba concentrada en un núcleo central y alrededor de este se encontraban girando los electrones, con un gran espacio vacío entre ellos. Por lo tanto, a partir de este experimento se comprendió que el núcleo estaba separado de los electrones, encontrándose estos en la corteza. Esto marca una diferencia con el modelo anterior, de Thomson, que establecía que el átomo estaba formado por una esfera de carga positiva en la que se encontraban incrustados los electrones.

5 7 D La afirmación en el espacio entre los núcleos de los átomos se encuentran electrones de carga negativa corresponde al modelo atómico de Rutherford. 8 En su experimento (ejercicio 6), Rutherford logra sustentar esta afirmación. A 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. 9 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. 10 E Las afirmaciones corresponden a las descripciones entregadas respectivamente por Dalton, Bohr y

6 Rutherford. Dalton: el átomo es una esfera indivisible y cada elemento tiene un tipo de átomo con masa diferente de otro tipo de elemento. Böhr: un electrón absorbe energía cuando salta desde una órbita interna hacia otra más externa. Rutherford: el átomo posee dos regiones básicas, el núcleo y la corteza (o electrósfera). 11 D El protón es una partícula de carga positiva, cuya masa es aproximadamente 1840 veces la del electrón, partícula de carga negativa. Por esta razón, para el cálculo de masas atómicas, no se consideran los electrones. 12 C Cuando un átomo neutro pierde un electrón, la cantidad de protones es mayor que la de electrones, por lo tanto, su carga total resulta positiva, resultando un catión. La masa total del átomo prácticamente no se ve afectada, puesto que esta se encuentra concentrada en el núcleo. 13 C El número atómico se representa con la letra Z y equivale a la cantidad de protones de un átomo. El número másico se representa por A y corresponde a la cantidad de protones + neutrones de un átomo.

7 Los isótopos poseen igual número de protones (Z) y distinto A. Difieren en su cantidad de neutrones. Los Isóbaros son átomos con distinto Z e igual A. Los Isótonos son átomos con igual número de neutrones. Difieren en su número de protones y su A. Especie Z A Neutrones Isótopo Igual Distinto Distinto Isóbaro Distinto Igual Distinto Isótono Distinto Distinto Igual 14 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 (Ver ejercicio 13). 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 (ver ejercicio 2). nº = nº= 19 Si se sabe que el número atómico (Z) de B es 20, su número másico (A) será 39 A = A = E En un átomo neutro, el número de electrones es equivalente al de protones y al número atómico (Z), en este caso 22. El número másico (A) corresponde a la suma de protones y neutrones, estos últimos son 26; por lo tanto, el valor de A será: A = A= 48 Entonces, se tiene que el átomo en cuestión tiene, respectivamente, un número atómico y másico, de 22 y A Un ión se diferencia de un átomo neutro únicamente en la cantidad de electrones que presenta, es decir, en su carga total. Para un ión aluminio Al 3+, se puede leer en su subíndice que Z = 13, por lo que tiene 13 protones. Además, como el superíndice 27 corresponde a su

8 número másico A, su número de neutrones se obtiene realizando la siguiente diferencia. nº = nº = 14 Como es un catión de carga 3+, el átomo neutro ha perdido 3 electrones, por lo cual: e = 13 3 e = 10 En resumen, las cantidades de protones, neutrones y electrones, son 13, 14 y 10, respectivamente. 17 C Los isótonos son átomos que poseen distinto A y Z, pero igual cantidad de neutrones. Luego, si el átomo posee 20 neutrones, su isótono será 18 C 38 nº = nº = 20 El átomo A corresponden al mismo átomo del enunciado, el B tiene solo 10 neutrones y los átomos D y E tienen 19 neutrones. 18 E Todas las alternativas son correctas en el ejercicio. Los protones poseen carga positiva, los electrones poseen carga negativa y los neutrones no poseen carga eléctrica. 19 B 79 Br Debido a que el ión 35 presenta una carga negativa, corresponde a un anión que quedó con 36 electrones (35 + 1). Este ión posee 44 neutrones (79 35 = 44). 20 B Los isóbaros son átomos que poseen distinto número atómico (Z), pero igual número másico (A).

9 Luego, 13 Al 28 y 12 Mg 28 son isóbaros. 21 C 40 El isotopo de calcio Ca 20, en estado neutro, presenta los siguientes valores de A, p +, n y e. Número másico (A) = A Ca = 40 Número de protones (p + ) = Z = 20 Número de neutrones (n ) = A Z = = 20 Número de electrones (e ) = p + = B En una especie neutra, el número de electrones es igual al de protones. En el ejemplo del ejercicio, la especie ganó 3 electrones (10 7), dando lugar a un anión (especie con carga negativa), con la configuración electrónica del gas noble neón (Z = 10). 23 E El número denotado como Z corresponde al número atómico (número de protones), el cuál es específico para cada elemento, permitiendo identificarlo, ya que todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones y este es distinto al de los átomos de otros elementos. En los aniones, el número de electrones es mayor que Z (= número de protones), resultando especies de carga negativa. En los cationes, el número de electrones es menor que Z, dando lugar a especies de carga positiva. 24 A Dalton postuló, entre otros principios que: La materia está formada por partículas pequeñas llamadas átomos. Los átomos de un mismo elemento poseen propiedades iguales. Los átomos de un elemento son indivisibles. Dado que para Dalton los átomos son indivisibles, no habló de partículas subatómicas ni de núcleo. Y como en este modelo todos los átomos de un mismo elemento son idénticos en sus propiedades, incluida la masa, no se considera la posibilidad de que haya diferencias de masa entre ellos. La existencia de isótopos se describió con posterioridad. Según Dalton, los átomos son indestructibles, por lo que no pueden transformarse unos en otros. La posibilidad de que los núcleos atómicos se fusionen o fisionen, formando nuevos elementos, también vino a descubrirse de manera posterior.

10 25 C Los rayos catódicos son corrientes de electrones (partículas negativas), que en ausencia de campos eléctricos o magnéticos se propagan rectilíneamente. Tienen una masa de 9, g y también poseen energía cinética, debido a que se mueven desde el cátodo hacia el ánodo.