!!!""#""!!! Luego, aplicando la fórmula de la media aritmética ponderada :

Transcripción

1 Unidad 13 modeos atómicos! 1 Cuestiones ( " ##$ ) % Cacua a abundancia isotópica de os dos isótopos naturaes de hidrógeno (e tercero es radiactivo), de masas: A r ( 1 H) = 1,007825, A r ( 2 H) = 2,0140 & Abundancia de protio ( 1 H) = x % & Abundancia de deuterio ( 2 H) = (100 x) % & Masa atómica media de hidrógeno = A = Luego, apicando a fórmua de a media aritmética ponderada : A 100 = A 1 ( 1 H) x + A r ( 2 H) ( 100 x) = x (100 x) ; = x x ; 100'6 100x x = ; x = x = = 1'016% 98' Las abundancias reativas son: & Abundancia de protio ( 1 H) = % & Abundancia de deuterio ( 2 H) = = % EJERCICIOS ( '#() ) % La masa atómica reativa de coro es, aproximadamente, 35,5. Eo se debe a que e coro natura contiene os isótopos 35 C y 37 C en una reación que, aproximadamente, es: (a) 3:1 (b) 2:1 (c) 1:2 (d) 1:3 & A = 35 5 & A 35 = 35 & A 37 = 37 & Abundancia ( en tanto por uno) de isótopo 35 C = x & Abundancia ( en tanto por uno) de isótopo 37 C =1 - x Apicamos a fórmua de a media aritmética ponderada : A = A 35 x + A 37 ( 1 x) y resovemos a ecuación : 35 5 = 35x + 37(1 x ) ; 35x x = 35 5 ; 37x 35x = : 2x = 1 5 ; x = 1 5/2 = Física y química de 1º de Bachierato

2 Unidad 13 modeos atómicos! 2 Luego as abundancias son : & Abundancia ( en tanto por uno) de isótopo 35 C = 0 75 & Abundancia ( en tanto por uno) de isótopo 37 C = 0 25 Reación : 0'75 0' = =, a respuesta correcta es, pues, a (a) 3 : # E espectro de átomo de hidrógeno consta de varias series de rayas próximas entre sí, como indica a figura de abajo. En dicha figura se señaa también a ongitud de onda que corresponde a a primera raya de cada serie. (a) Señaa qué raya corresponde aa transición de a órbita 7 aa órbita 4.,Justifica e razonamiento seguido. (b) Señaa, asimismo, a raya que corresponde a a transición n i = 2, n f = 5 y a a transición n i = 3, n f = 4. (c) Cacua a ongitud de onda asociada a cada una de estas tres rayas, utiizando para eo, a información que proporciona e gráfico y a expresión: = R H 2 2 λ ni nf en a que supondremos que no conocemos e vaor de a constante de Rydberg. (d) Cacua e vaor de a constante de Rydberg, R H. Física y química de 1º de Bachierato

3 Unidad 13 modeos atómicos! 3 (a) Como a orbita más interna tiene n i = 4, se trata de una transición de a serie de Brackett y, como n f = 7, a raya correspondiente es a tercera de a serie ( a 1ª es a 5! 4, a 2ª es de 6! 4 y a 3ª de 7! 4 )! ª " (b) Si n i = 2, se trata de a serie de Bamer y como n f = 5, es a 3ª de esta serie de Bamer! ª ". Si n i = 3, estamos en a serie Paschen, y como n f = 4 se trata de a primera raya de a serie! ª ". (c) Directamente eyendo e gráfico ya hemos dicho en e apartado anterior as ongitudes de onda de cada una de as tres rayas :! 7$ 4 ª ",! 5$ 2 ª " y! 4$ 3 ª ".. (d) Utiizamos a útima transacción en a que sabemos a ongitud de onda más exactamente : 1 = R λ H RH 1' nf n = = = 10 m -1 i λ m n 4 3 f n i * Las partícuas A, B, C, D, E y F de a taba están formadas por os protones, neutrones y eectrones que se indican. Contesta, en cada caso, as preguntas que se formuan: (a) Qué partícuas son iones positivos? (b) Qué partícuas son iones negativos? (c) Qué partícuas son isótopos de mismo eemento? (d) A qué eemento químico corresponde cada partícua? (e) Qué partícuas tienen, aproximadamente, a misma masa moecuar reativa? (f) Escribe a configuración eectrónica de cada una de estas partícuas. 1 Protones Neutrones Eectrones A B C D E F Física y química de 1º de Bachierato

4 Unidad 13 modeos atómicos! 4 (a) Son iones positivos ( cationes) as partícuas en as que e número de protones(+) excede a de eectrones(-), es decir a B. (b) A contrario, cuando e número de protones (+) es menor que e de eectrones ( -) son iones negativos ( aniones), en concreto a F. (c) Un isótopo tiene igua número de protones ( Z) y distinto numero de neutrones, es decir igua número atómico (Z) pero distinto número másico (A), son B y C. (d) E A a Z = 9 es decir e Fuor (F), e B y C ( Z = 12) son isótopos de Magnesio (Mg), e D ( Z = 11) es e Sodio (Na), e E ( Z = 10 ) es e gas nobe Neon ( Ne) y e F ( Z = 8) es e Oxígeno (O). (e) Las citadas en e apartado anterior (f) # Partícua A ( 9 e - ) 2s 2 2p 5 " 2s 2 2p 5 # Partícuas B, E y F ( isoeectrónicas con 10 e - ) ". # Partícua C ( 12 e - ) 3s 2 " 3s 2. # Partícua D ( 11 e - ) 3s 1 " 3s 1. ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN ( '#(%) ( Escribe os cuatro números cuánticos de todos os eectrones que pueden situarse en os orbitaes cuyo número cuántico principa es 5 y cuyo número cuántico azimuta es 2. n = 5, = 2, hacemos un diagrama en árbo : Física y química de 1º de Bachierato

5 Unidad 13 modeos atómicos! 5 n = 5, = 2 s m = 2 s s m = 1 s s m = 0 s s m = 1 s s m = 2 s 2 n = 5, = 2,m = + 1/ 2 n = 5, = 2,m 2 n = 5, = 2,m = + 1/ 2 n = 5, = 2,m 2 n = 5, = 2,m = + 1/ 2 n = 5, = 2,m 2 n = 5, = 2,m = + 1/ 2 n = 5, = 2,m 2 n = 5, = 2,m = + 1/ 2 n = 5, = 2,m = 2,s 2 = 2,s = + 1/ 2 = 1,s 2 = 1,s = + 1/ 2 = 0,s 2 = 0,s = + 1/ 2 = 1,s 2 = 1,s = + 1/ 2 = 2,s 2 = 2,s = + 1/ 2 + En a cuestión anterior, cuántos orbitaes cumpen este requisito? Cuántos eectrones podemos situar en eos? Los 5 que hemos escrito en a cuestión anterior ( con dos vaores de s cada uno). Como en cada orbita se sitúa dos eectrones como máximo, se pueden poner 10 e -., De as siguientes configuraciones eectrónicas: (a) Cuáes no se corresponden con a configuración eectrónica de estado fundamenta de os átomos que se indican? (b) Cuáes corresponden a iones? (c) Qué configuraciones eectrónicas representan estados excitados de átomo? s 2p x 2p y 2p z Z Li om om 3 B om om m 5 N om om m m m 7 O om m om om m 8 Ne om om om om m 10 (a) E estado fundamenta es e estado de menor energía de acuerdo con as regas de ocupación de os e -, están en estado fundamenta e Li, e N y e En y en estado excitado ( no fundamenta) e B y e O. Física y química de 1º de Bachierato

6 Unidad 13 modeos atómicos! 6 (b) Los vaores de número atómico Z de os eementos se han añadido en una útima coumna de a taba anterior, de ea deducimos : " Li, Z = 3 y 4 e -, uego es e anión Li -. " B, Z = 5 y 5 e -, uego es neutro. " N, Z = 7 y 7 e -, uego es neutro. " =, Z = 8 y 8 e -, uego es neutro. " Ne, Z = 10 y 9 e -, uego es e catión Ne +. (c) Ya se ha contestado en e apartado (a). - E catión K + y e anión C - son isoeectrónicos (poseen e mismo número de eectrones en a corteza). Tendrán e mismo radio iónico? Justifica a respuesta. No, porque a carga nucear positiva es distinta, e K tiene 19 protones en e núceo y e C sóo 17 protones, uego a fuerza atractiva media sobre os eectrones por a carga nucear efectiva será mayor en e caso de K +, eo hace que a nube eectrónica se contraiga y tenga menor radio atómico que e C -. Qué significado físico tiene e que a energía tota que posee un eectrón en un orbita sea negativa? Qué pasaría si fuese positiva? Como e estado cero de energía se considera, por convenio, cuando e eectrón está ibre, en e infinito ( r = ), a caer a una órbita ha de perder energía, por eso es negativa, si pasa a un nive superior necesita captar energía, y si cae a una inferior pierde energía ( en forma de radiación cuantificada). Si fuera positiva a ir subiendo de radio iría ganado energía y haciéndose más estabe y por tanto e estado fundamenta no se acanzaría nunca, se necesitaría energía infinita, no existiría a materia, pues para estabiizar un simpe eectrón se necesitaría toda a energía de universo. $ Indica e orbita en que se encuentra un eectrón si sus números cuánticos son: (3, 2, 0, -1 /2) Señaa ahora e orbita en que se encuentra un eectrón cuyos números cuánticos son: Física y química de 1º de Bachierato

7 Unidad 13 modeos atómicos! 7 (3, 2, 0, + 1/2) Qué concusiones podemos extraer de a resoución de esta cuestión? Los orbitaes viene fijados por e vaor de número cuántico : = 0 g Orbita s, = 1 g Orbita p, = 2 g Orbita d, = 3 g Orbita f. Como en este caso ambos tiene = 2, pertenecen a un orbita d. / Escribe as configuraciones eectrónicas de as siguientes especies químicas puras: Qué diferencias existen entre ambas? # 15 P ( 15 e - ) 3s 2 3p 3 # 3s 2 3p 3 # 15 P 3- ( 18 e - ) 3s 2 3p 6 # 3s 2 3p 6 15P y 15 P 3- Son e mismo eemento ( P), pero e segundo es un anión que ha captado 3 e -, mientras que e primero es neutro, e segundo tiene estructura estabe de gas nobe Ar, y e primero tiene tendencia a captar e - para competar su octeto. %% Escribe a configuración eectrónica para e estado fundamenta de os eementos que siguen: Na (Z= 1 1) Ca (Z= 20) Ge (Z= 32) P (Z= 15) O (Z= 8) Br (Z= 35) A (Z= 13) C (Z= 17) N (Z= 7) Ga (Z= 31) Be (Z= 4) Li (Z= 3) C (Z= 6) Se (Z = 34) Física y química de 1º de Bachierato

8 Unidad 13 modeos atómicos! 8 # Na( Z = 11, e - = 11) 3s 1 $ 3s 1 # Ca( Z = 20, e - = 20) 3s 2 3p 6 4s 2 $ 3s 2 3p 6 4s 2. # Ge( Z = 32, e - = 32) 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 $ 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2. # P( Z = 15, e - = 15) 3s 2 3p 3 $ 2s 2 2p 3 3s 2 3p 3. # O( Z = 8, e - = 8) 2s 2 2p 4 $ 2s 2 2p 4. # Br( Z = 35, e - = 35) 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 $ 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5. # A ( Z = 13, e - = 13) 3s 2 3p 1 $ 2s 2 2p 3 3s 2 3p 1. # C ( Z = 17, e - = 17) Física y química de 1º de Bachierato

9 Unidad 13 modeos atómicos! 9 3s 2 3p 5 $ 2s 2 2p 3 3s 2 3p 5. # N ( Z = 7, e - = 7) 2s 2 2p 3 $ 2s 2 2p 3. # Ga ( Z = 31, e - = 31) 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 1 $ 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 1. # Be ( Z = 4, e - = 4) 2s 2 $ 2s 2. # Li ( Z = 3, e - = 3) 2s 1 $ 2s 1. # C ( Z = 6, e - = 6) 2s 2 2p 2 $ 2s 2 2p 2. # Se ( Z = 34, e - = 34) 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 $ 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4. %# A a vista de as configuraciones eectrónicas, cómo podrías agrupar os eementos de ejercicio anterior? Justifica e criterio que sigues para estabecer esa ordenación. Se pueden agrupar por : " La estructura eectrónica de a útima capa o capa de vaencia, o que es hace pertenecer a un mismo grupo de sistema periódico: # ns 1 % Li y Na. Física y química de 1º de Bachierato

10 Unidad 13 modeos atómicos! 10 # ns 2 % Ca y Be. # ns 2 np 1 % A y Ga. # ns 2 np 2 % C y Ge. # ns 2 np 3 % N y P. # ns 2 np 4 % O y Se. # ns 2 np 5 % C y Br. " E mayor vaor de número cuántico principa ( n) que os agruparía por períodos : & n = 2 ( 2º período) : Li, Be, C, N y O. n = 3 ( 3 er período ) : Na, A, P y C n = 4 ( 4º período ) : Ca, Ga, Ge, Se y Br Física y química de 1º de Bachierato