Para la solución de algunos de los ejercicios propuestos, se adjunta una parte del sistema periódico hasta el elemento Nº 20.

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1 PROGRAMA INTERMEDIO CIENCIAS BÁSICAS Guía Modelos atómicos, estructura atómica y tipos de átomos A continuación, se presentan los siguientes ejercicios, de los cuales sugerimos responder el máximo posible y luego, junto a tu profesor(a), revisar detalladamente las preguntas más representativas, correspondientes a cada grado de dificultad estimada. Solicita a tu profesor(a) que resuelva aquellos ejercicios que te hayan resultado más complejos. Ejercicios PSU Para la solución de algunos de los ejercicios propuestos, se adjunta una parte del sistema periódico hasta el elemento Nº H 1,0 3 Li 6,9 11 Na 23,0 19 K 39,1 4 Be 9,0 12 Mg 24,3 20 Ca 40,0 5 B 10,8 13 Al 27,0 Número atómico Masa atómica 6 C 12,0 14 Si 28,1 7 N 14,0 15 P 31,0 8 O 16,0 16 S 32,0 9 F 19,0 17 Cl 35,5 2 He 4,0 10 Ne 20,2 18 Ar 39,9 1. Si un núcleo atómico presenta valores Z = 19 y A = 39, entonces la cantidad de neutrones presentes corresponderá a GUICES048CB33-A17V1 A) 19 B) 20 C) 30 D) 39 E) 58 1

2 Ciencias Básicas QUÍMICA 2. Cuál de los siguientes pares de átomos corresponde a isóbaros? A) 7 N14, 5 B 12 B) 13 Al28, 12 Mg 28 C) 6 C12, 6 C 14 D) 8 O15, 8 O 16 E) 5 B11, 6 C Para el elemento 40 20Ca los valores de A, p +, n y e, respectivamente, son A) 40, 20, 20 y 18 B) 20, 20, 20 y 20 C) 40, 20, 20 y 20 D) 20, 18, 20 y 18 E) 40, 18, 20 y El modelo atómico que suscitó la idea del átomo como estructura eléctrica fue el A) de Dalton. B) de Rutherford. C) de Bohr. D) mecano-cuántico. E) de Thomson. 5. Los siguientes postulados sobre el átomo: El átomo es una esfera indivisible y cada elemento está formado por átomos idénticos en masa y distintos a los otros elementos. Un electrón absorbe energía cuando salta de una órbita más interna hacia otra más externa. El átomo posee dos regiones básicas: el núcleo y la electrósfera. Fueron propuestos respectivamente, por los científicos A) Dalton, Rutherford y Bohr. B) Lavoisier, Bohr y Rutherford. C) Proust, Lavoisier y Dalton. D) Lavoisier, Rutherford y Dalton. E) Dalton, Bohr y Rutherford. 2

3 GUÍA 6. Cuál de los siguientes enunciados es uno de los postulados del modelo atómico de Bohr? A) Existen zonas de alta probabilidad de encontrar un electrón, llamados orbitales. B) Todos los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y otras propiedades. C) Entre dos niveles de energía existen infinitos estados intermedios que un electrón puede adoptar. D) La mayor parte del átomo es espacio vacío. E) Los electrones describen órbitas circulares en torno al núcleo del átomo sin irradiar energía. 7. El número de electrones presentes en un ion X 5+ con un valor Z = 20 y A = 41 será A) 10 B) 15 C) 20 D) 25 E) Las especies neutras 30 Zn 64 y 29 Cu 64 tienen igual número de A) protones. B) electrones. C) neutrones. D) protones + electrones. E) protones + neutrones. 9. Todos los átomos del elemento nitrógeno tienen igual A) número atómico. B) número másico. C) cantidad de neutrones. D) número de partículas nucleares. E) masa atómica. 10. Con su experimento, Rutherford comprobó A) que en el núcleo atómico están incrustados los electrones. B) la existencia del electrón. C) la existencia del neutrón. D) la existencia del protón. E) que el núcleo atómico está separado de los electrones. 3

4 Ciencias Básicas QUÍMICA 11. La afirmación en el espacio entre los núcleos de los átomos se encuentran los electrones de carga negativa representa una interpretación de los trabajos ejecutados por A) Dalton. B) Faraday. C) Thomson. D) Rutherford. E) Crookes. 12. Rutherford, luego de realizar pruebas con una lámina de oro bombardeada por partículas alfa, planteó que el átomo estaba formado por dos partes: la corteza y el núcleo. La corteza está constituida por electrones, girando a gran velocidad alrededor del núcleo. Este último, es muy pequeño, concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo. El párrafo anterior corresponde a un(a) A) modelo. B) observación. C) ley. D) hipótesis. E) experimento. 13. Entre protones y electrones, la relación correcta es que A) poseen masas iguales. B) la masa del electrón es, aproximadamente, 1840 veces la del protón. C) poseen cargas eléctricas del mismo signo. D) la masa del protón es, aproximadamente, 1840 veces la del electrón. E) no poseen cargas eléctricas. 14. Si un átomo neutro pierde un electrón A) su carga total no se altera. B) su carga total queda negativa. C) su carga total queda positiva. D) su masa total disminuye considerablemente. E) resulta un anión. 15. El número de protones, neutrones y electrones constituyen datos importantes para caracterizar un átomo. Al respecto, cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A) Número atómico (Z) es el número de neutrones existentes en el núcleo de un átomo. B) Número másico (A) es la suma de los protones y electrones que existen en un átomo. C) Isótopos son átomos con un mismo número de protones y diferente número másico (A). D) Isóbaros son átomos con un mismo número de protones y mismo número másico (A). E) Isótonos son átomos con un mismo número de protones y diferente número másico (A). 4

5 GUÍA 16. Sobre las especies neutras X e Y se conoce la siguiente información: El átomo X tiene 21 electrones y número másico igual a 40. El átomo Y tiene número atómico igual a 20. X e Y son átomos isótonos ente sí. De los datos anteriores, se infiere que el número másico del átomo Y es A) 37 B) 38 C) 39 D) 40 E) En un átomo neutro con 22 electrones y 26 neutrones, sus números atómico y másico son, respectivamente, A) 22 y 26 B) 22 y 48 C) 26 y 22 D) 26 y 48 E) 48 y El isótopo más abundante del aluminio es el 13 Al 27. Las cantidades de protones, neutrones y electrones del ion Al 3+ de este isótopo son, respectivamente, A) 10, 14 y 13 B) 10, 40 y 10 C) 13, 14 y 10 D) 13, 14 y 13 E) 16, 14 y Un átomo posee 19 protones, 20 neutrones y 19 electrones. Cuál de los siguientes átomos es su isótono? A) 19 A39 B) 10 B20 C) 18 C38 D) 39 D58 E) 20 E39 5

6 Ciencias Básicas QUÍMICA 20. Los átomos son especies con la misma cantidad de protones y electrones. Estos pueden ganar o perder electrones para transformarse en un anión o catión, respectivamente. El número atómico (Z) es la cantidad de protones y el número másico (A) es la suma de protones y neutrones. De acuerdo a lo anterior, y conociendo las características de las siguientes especies: X es un catión de carga +2 con 19 protones. Y es un átomo con 20 neutrones y 19 electrones. W es un anión de carga 1 con 20 electrones y un número másico igual a 39. Podemos decir que todas las especies A) están cargadas. B) tienen la misma cantidad de electrones. C) tienen la misma cantidad de protones. D) tienen la misma cantidad de neutrones. E) tienen el mismo número másico. 21. El ion 79 35Br A) es un catión. B) posee 36 electrones. C) posee 43 neutrones. D) posee más protones que neutrones. E) posee la misma cantidad de neutrones y electrones. 22. Si el número de electrones de una especie cualquiera es 10, el de protones es 7 y el de neutrones es 7, se puede afirmar que se trata de A) una especie neutra. B) un anión. C) un catión. D) un ion que ha perdido 3 electrones. E) una especie que alcanzó la configuración del gas noble helio. 23. Con respecto al número que se denota como Z, se puede afirmar que A) si la especie es un anión, el número de electrones es mayor que Z. B) los isótopos de un elemento poseen distinto Z. C) si la especie es un ion positivo, el número de electrones es mayor que Z. D) en un átomo el número de neutrones siempre es igual a Z. E) en un átomo el número másico siempre es menor que Z. 6

7 GUÍA 24. Cuál de las siguientes afirmaciones corresponde a los conceptos de la teoría atómica de Dalton? A) Los átomos de cualquier sustancia son indivisibles. B) Los átomos pueden ser destruidos y transformados unos en otros. C) Los átomos de un mismo elemento pueden presentar diferencias en sus masas. D) La masa de un átomo se concentra en el núcleo. E) Los átomos se unen entre sí a través de sus electrones. 25. Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta con respecto a las propiedades de los rayos catódicos? A) Son un haz de partículas positivas. B) En ausencia de influencias externas, viajan de forma aleatoria. C) Poseen masa. D) No poseen energía cinética. E) Salen del ánodo en dirección perpendicular a su superficie. 7

8 Ciencias Básicas QUÍMICA Tabla de corrección Item Alternativa Habilidad Dificultad estimada 1 Aplicación Fácil 2 Comprensión Fácil 3 Aplicación Fácil 4 Reconocimiento Fácil 5 Reconocimiento Fácil 6 Reconocimiento Media 7 Aplicación Media 8 Comprensión Fácil 9 Comprensión Media 10 Comprensión Difícil 11 Comprensión Fácil 12 Comprensión Difícil 13 Reconocimiento Media 14 Comprensión Media 15 Reconocimiento Media 16 ASE Difícil 17 Aplicación Media 18 Aplicación Media 19 Aplicación Difícil 20 Aplicación Media 21 Aplicación Media 22 Comprensión Media 23 Comprensión Media 24 Reconocimiento Fácil 25 Reconocimiento Difícil 8

9 GUÍA Resumen de contenidos La materia compone el universo y está constituida por, relativamente, pocos elementos. A nivel microscópico la materia está formada por átomos. Los átomos se combinan para formar moléculas y estas pueden constituirse con el mismo tipo de átomos o con diferentes tipos. elemento átomo compuesto molécula El concepto de átomo, como concepto filosófico, existe desde la antigüedad. La teoría de la existencia de los átomos fue considerada cuando Dalton retomó los estudios de Lavoisier y, gracias a demostraciones experimentales, aportó las bases de la teoría atómica moderna. Dalton plantea científicamente la existencia del átomo y publica una serie de postulados: 1. Los elementos están formados por partículas pequeñas e indivisibles llamadas átomos. 2. Los átomos de un mismo elemento son idénticos en masa y otras propiedades, y distintos a los átomos de los demás elementos. 3. Los átomos de un elemento no se pueden crear, destruir ni transformar en los de otro elemento. 4. Los compuestos se forman cuando átomos de elementos distintos se combinan en proporciones fijas. Las reacciones químicas implican un reordenamiento de estos átomos. Estos postulados han sufrido modificaciones a través del tiempo, de acuerdo a la nueva evidencia disponible. Por ejemplo, hoy sabemos que existen reacciones nucleares en que los átomos de un elemento se transforman en otro elemento. También se sabe que los átomos de un mismo elemento presentan diferencias de masa (isótopos) y que no se trata de partículas indivisibles. 9

10 Ciencias Básicas QUÍMICA Modelo atómicos J.J Thomson (1897) Descubre el electrón Los rayos catódicos son corrientes con carga negativa y masa. Los electrones son solo una pequeña fracción del átomo. Están incrustados en una esfera de carga positiva. Cátodo ( ) + Ánodo (+) Placas con carga eléctrica Alto voltaje E. Rutherford (1910) Descubre el núcleo atómico N. Bohr (1913) Orbitas cuantizadas La mayor parte de la masa del átomo y toda su carga positiva reside en el núcleo. La mayor parte del volumen total del átomo es espacio vacío. Los electrones se ubican en la corteza, girando alrededor del núcleo. El electrón del átomo de hidrógeno gira alrededor del núcleo en órbitas circulares estacionarias, es decir, gira sin emitir energía. La atracción electrostática suministra la fuerza centrípeta que mantiene el electrón girando alrededor del núcleo. Fuente de partículas alfa R 2 Partículas alfa Detector de partículas R 1 Núcleo Lámina de oro Electrón La teoría más actual es el modelo mecano-cuántico, formulado con los aportes de De Broglie, Heisenberg y Schrödinger, entre otros. Este modelo postula que el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por protones y neutrones, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa. Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de onda, la que representa la probabilidad de existencia de estos en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce como orbital. 10

11 GUÍA Estrategia de síntesis Cuál de las siguientes estrategias te sirve para sintetizar los contenidos sobre los modelos atómicos? Realizar un resumen. Confeccionar un mapa conceptual. Confeccionar un esquema de ideas. Elige una y aplícala. El número atómico y el número másico El número atómico (Z) corresponde al número de protones que posee el núcleo de un átomo y es lo que identifica a un elemento. En un átomo neutro, la cantidad de protones es igual a la cantidad de electrones, es decir, cuando se menciona que el átomo de sodio (Na) tiene un número atómico 11, implica que en el núcleo de ese átomo existen 11 protones y, consecuentemente, 11 electrones en la electrósfera. El número másico (A) corresponde a la suma del número de protones y neutrones del núcleo atómico. Luego, determina la masa atómica. Número másico = protones + neutrones (A = p + + n º ) La siguiente tabla muestra las características de las partículas subatómicas, en ella se aprecia que la masa de protones y neutrones es aproximadamente 1840 veces la del electrón. Masa (g) Masa (uma) Carga (C) Carga (ev) Masa (relación) Símbolo Protón 1,672622x , ,6022x p + Neutrón 1,674927x , nº Electrón 9,109383x , ,6022x /1840 e - 11

12 Ciencias Básicas QUÍMICA Considerando el número atómico y el número másico, los átomos se pueden clasificar en isótopos, isóbaros e isótonos. Los átomos que tienen el mismo número atómico, pero diferente número másico, se conocen como isótopos. Todos poseen las mismas propiedades químicas, y solo se pueden diferenciar por ciertas propiedades físicas. Otros términos relacionados con la estructura nuclear son los isótonos, que son átomos con el mismo número de neutrones, y los isóbaros, que son átomos cuyo número másico es igual, pero que difieren en el número atómico. Especie Z A Neutrones Isótopo Igual Distinto Distinto Isóbaro Distinto Igual Distinto Isótono Distinto Distinto Igual Han colaborado en esta edición: Directora Académica Paulina Núñez Lagos Directora de Desarrollo Académico e Innovación Institucional Katherine González Terceros Equipo Editorial Patricia Cortez Gallardo Claudia Tapia Silva Equipo Gráfico y Diagramación Pamela Martínez Fuentes Vania Muñoz Díaz Elizabeth Rojas Alarcón Equipo de correción Idiomática Imágenes Banco Archivo El grupo Editorial ha puesto su esfuerzo en obtener los permisos correspondientes para utilizar las distintas obras con copyright que aparecen en esta publicación. En caso de presentarse alguna omisión o error, será enmendado en las siguientes ediciones a través de las inclusiones o correcciones necesarias. Registro de propiedad intelectual de. Prohibida su reproducción total o parcial. 12