SOLUCIONES BLOQUE 2. EL ÁTOMO: MODELOS, TABLA PERIÓDICA Y ENLACE QUÍMICO.

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1 SOLUCIONES BLOQUE 2. EL ÁTOMO: MODELOS, TABLA PERIÓDICA Y ENLACE QUÍMICO. Modelos Atómicos 1. Solución: Descubrimiento de los dos «tipos» de electricidad. Siglo XVIII. Descubrimiento del electrón Modelo atómico de Thomson Experimento de Millikan. Experimento de Rutherford Modelo atómico de Rutherford Modelo atómico de Bohr Descubrimiento del protón Solución: a) 3 protones e) b) 3 neutrones c) 3 electrones d) El átomo es neutro f) Carga +1. Se convierte en un catión. 3. Solución: a) Modelo atómico de Thompson b) Modelo atómico de Bohr. c) Modelo atómico de Rutherford d) Modelo atómico de Thompson. 1

2 4. Solución: Los postulados del modelo atómico de Dalton son los siguientes: a) Todos la materia está formada por átomos y moléculas b) Los átomos son indivisibles e indestructibles c) Los átomos de un mismo elemento son iguales d) Los átomos de elementos diferentes son distintos e) Ley de las proporciones definidas de Dalton 5. Solución: a) Falso. El neutrón si tiene masa. Fue la última partícula subatómica en descubrirse porque NO tiene carga eléctrica. b) Falso. Gracias al experimento de la lámina de oro, Rutherford pudo determinar que el átomo está formado por un núcleo de carga POSITIVA (formado por neutrones y protones) y una corteza de carga NEGATIVA (formado por los electrones) c) Falso. El átomo está prácticamente vacío, ya que los protones y neutrones, contenidos en el núcleo, tienen mucha más masa que los electrones, contenidos en la corteza. Al ser el núcleo muy pequeño, respecto al tamaño del átomo, toda la masa se concentra, prácticamente, en un solo punto. d) Verdadero. Thompson descubrió los electrones, los cuales son los causantes de la electricidad. e) Falso. No son isótopos porque NO tiene el mismo número atómico, es decir, No son el mismo elemento. f) Verdadero. En el primer nivel caben 2 electrones, en el segundo nivel caben 8 electrones y en el tercer nivel caben 18 electrones. 6. Solución: Nota: El esquema puede ser realizado de múltiples maneras, todas ellas válidas. Por ello, NO se expone una única forma de solución. En caso de realizar el ejercicio consultar con el profesor. 2

3 7. Solución: Si el modelo de Thomson fuera correcto, al bombardear la lámina de oro, las partículas α lanzadas por Rutherford deberían haber rebotado todas. Thompson consideraba al átomo como una esfera maciza de carga positiva, con los electrones incrustados, de carga negativa. De modo que al lanzar las partículas α (que no son más que átomos, también) estas hubiesen rebotado como esferas macizas que son, realizando una trayectoria de vuelta por donde fueron lanzadas. (De un modo análogo al lanzar una pelota de tenis, sobre una lámina formada por pelotas de tenis). a) Porque así algunas partículas podían atravesar la lámina. Con una lámina más gruesa ninguna partícula la habría atravesado y no se hubieran obtenido las mismas conclusiones. b) Porque chocaban con los núcleos atómicos. c) Porque pasaban cerca de los núcleos. Partículas Subatómicas 8. Solución: a) El número atómico, Z, representa el número de protones que un átomo tiene en su núcleo. b) El número másico, A, representa el número de protones y de neutrones que un átomo tiene en su núcleo. c) El número de electrones en un átomo neutro coincide con el número atómico. d) El número de electrones en un átomo neutro coincide con el número de protones. 9. Solución: 3

4 10. Solución: Elemento Carbono Calcio Oxígeno Flúor Símbolo C Ca O F Número Atómico Número Másico Nº de protones Nº de neutrones Nº de electrones Solución: Son isótopos las parejas de átomos con el Mismo Número Atómico, es decir, con el mismo número de protones. Son isótopos: 12 X 14 6 y X 12 6 Y 14 8 y 8 Y 12. Solución: Protio Deuterio Tritio Representación 1 1 H 2 1 H 3 1 H A Z Nº de protones Nº de neutrones Nº de electrones Solución: a) 5 B, 5 B y 5 B / 12 6 C y 14 6 C 12 b) 5 B y C / 7 N y 14 6 C 11 c) 6 neutrones: 5 B y C 7 neutrones: 5 B y 7 N 8 neutrones: O 16 8 y C

5 14. Solución: Símbolo del ión Br - Al 3+ O 2- N 3- Tipo de ión Anión Catión Anión Anión Nº de e - ganados Nº de e - perdidos Especie atómica Li + Se 2- Sr 2+ N 3- Z Nº de protones Nº de electrones Solución: a) H +. Catión b) H -. Anión. c) Cl -. Anión. d) Ca +2. Catión 16. Solución: Representación Z A Nº p Nº n Nº e Ión Fe Catión 35 Cl Anión Configuración electrónica 12 5 B Neutro 1s 2 2s 2 2p Tc Neutro Mg Catión 15 7 N Neutro 1s 2 2s 2 2p Ar Neutro 198 Hg Catión NO es posible 127 I Anión U Neutro S Anión Au Catión Sr Catión 5

6 Configuraciones electrónicas: Fe 3+ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 Cl - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 B 1s 2 2s 2 2p 1 Tc 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 5 Mg 2+ 1s 2 2s 2 2p 6 N 1s 2 2s 2 2p 3 Ar 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Hg + 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 9 I - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 U 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 4 S -2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Au +3 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 6 Sr 2+ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p Solución: Son iones isoelectrónicos N 3- y Mg 2+. El K y el Fe contienen electrones desapareados. 18. Solución: a) n = 3 l = 2 m l = -2,-1,0,+1,+2 m s = +1/2, -1/2 b) n = 4 l = 2 m l = -2,-1,0,+1,+2 m s = +1/2, -1/2 c) n = 5 l = 2 m l = -2,-1,0,+1,+2 m s = +1/2, -1/2 d) n = 5 l = 3 m l = -3, -2, -1,0,+1, +2, +3 m s = +1/2, -1/2 e) n = 6 l = 0 m l = 0 m s = +1/2, -1/2 19. Solución: a) Es posible. Se trata de un orbital s. b) NO es posible, ya que l No puede ser mayor que n. c) Es posible. Se trata de un orbital l. d) Es posible. Se trata de un orbital d. 6

7 20. Solución: a) NO es posible, ya que l DEBE ser menor que n. b) NO es posible, ya que l NO puede ser negativo. c) Es posible d) NO es posible, ya que m l No puede ser -1 si l = Solución: a) Son átomos neutros las especies I, II y V. Contienen el mismo número de protones y de electrones. b) Las especies I, II y V son neutras (por lo tanto, NO tienen carga). Se trata del Boro, (especie I y II) y del Aluminio (especie V). Su configuración más estable NO es la nuestra La especie III se trata de un catión, ya que contiene más protones que electrones. Se trata del Neón, pero NO en su configuración más estable. La especie IV se trata de un anión, ya que contiene más electrones que protones. Se trata, también del Neón, aunque de nuevo, NO en su configuración más estable, la cual la obtiene cuando es neutro. c) Isótopos son las especies I y II, y las especies III y IV. Contienen el mismo número de protones (es decir, son el mismo elemento) con distinto número de neutrones. 22. Solución: Configuraciones: Be 2+ 1s 2 N 3-1s 2 2s 2 2p 6 F 1s 2 2s 2 2p 5 Poseen l = 0, tan solo, el Be 2+ Pueden poseer m l = - 1, El F y el N 3-7

8 Tabla periódica 23. Solución: a) En su núcleo hay 15 protones y 16 neutrones. b) En su forma estable, el átomo tendrá 15 protones, 16 neutrones y 18 electrones. c) Se encuentra en el tercer nivel, en el grupo del Nitrógeno. 24. Solución: 6 a) El 3 Li se encuentra en el segundo nivel, en el grupo de los Alcalinos. El 18 9 F se encuentra en l segundo nivel, en el grupo de los Halógenos. 6 b) El 3 Li es un metal, ya que cede electrones para adquirir su configuración más estable. Por el contrario, el lo tanto, es un NO metal F capta electrones, por c) 6 Li 3 y 18 9 F 25. Solución: a) Verdadero. El número atómico coincide con el número de protones del núcleo. b) Falso. El número de neutrones no coincide, en general, con el número de protones. c) Verdadero. En los átomos neutros, el número de electrones coincide con el número de protones. Por tanto, también coincide con el número atómico. d) Falso. Esto es válido para los elementos del mismo grupo; y el potasio y el calcio no pertenecen al mismo grupo. 8

9 e) Falso. Pertenecen al mismo periodo. f) Falso. Ambos forman iones positivos. g) Falso. La masa atómica se calcula a partir del número de protones (Z) más el número de neutrones. 26. Solución: a) Z = 5 1s 2 2s 2 2p 1. Periodo 2. Grupo: Boroideos. b) Z = 14 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Periodo 3. Grupo: Carbonoideos c) Z = 26 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 Periodo: 3. Grupo: Metales de transición. d) Z = 18 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6. Periodo: 3. Grupo: Gases Nobles. 27. Solución: 23 a) 11 Na : 11 protones y 12 neutrones S : 16 protones y 16 neutrones. 23 b) 11 Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. Periodo: 3. Grupo: Alcalinos S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4. Periodo: 3. Grupo: Anfígenos. 28. Solución: La respuesta correcta es la c): El número de protones del núcleo. Es decir, el número atómico, Z. 29. Solución: a) Cu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 9. Periodo: 3. Grupo: metales de transición. 9

10 b) As 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 3. Periodo: 4. Grupo: Nitrogenoidideos. c) B 1s 2 2s 2 2p 1. Periodo: 2. Grupo: Boroideos d) Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Periodo: 3. Grupo: Carbonoideos. e) Pt 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 8. Periodo: 5. Grupo: Metales de transición. f) H 1s 1. Periodo: 1. Grupo: (Alcalinos) g) O 1s 2 2s 2 2p 4. Periodo: 2. Grupo: Anfígenos. h) C 1s 2 2s 2 2p 2. Periodo: 2. Grupo: Carbonoideos i) N 1s 2 2s 2 2p 3. Periodo: 2. Grupo: Nitrogenoideos. Orden según el número de electrones: H < B < C < N < O < Si < Cu < As < Pt 30. Solución: Iones con carga - 2 forman todos los elementos del grupo de los anfígenos, que sean NO metales: O, S, Se, Te. 31. Solución: Propiedades químicas semejantes tienen aquellos elementos pertenecientes al mismo grupo de la tabla periódica, es decir, con los mismos electrones de valencia. Los grupos son los siguientes: Li, Na y K / As, P y Ni / Al, B y Ga / Xe, Ne y Ar 32. Solución: Iones con carga + 1 forman todos los elementos del grupo de los alcalinos: Li, Na, K, Rb, Cs y Fr. También lo hacen algunos NO metales, e incluso algunos metales de transición. 33. Solución: a) Li (Z = 3) 1s 2 2s 1 Li +. Periodo: 2 Grupo: Alcalino. 10

11 b) Mg (Z = 12) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 Mg 2+. Periodo: 3. Grupo: Alcalinoterreos. c) O (Z = 8) 1s 2 2s 2 2p 4 O 2-. Periodo: 2. Grupo: Anfígenos. d) Be (Z = 4) 1s 2 2s 2 Be 2+. Periodo: 2. Grupo: Alcalinoterreos. e) F (Z=9) 1s 2 2s 2 2p 5 F -. Periodo: 2. Grupo: Halógenos. f) C (Z = 6) 1s 2 2s 2 2p 2 C 4-. Periodo: 2. Grupo: Carbonoideos. g) Ne (Z = 10) 1s 2 2s 2 2p 6 Ne. Periodo: 2. Grupo: Gases Nobles. h) Zn (Z = 30) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 Periodo: 3. Grupo: Metales de transición. 34. Solución: El único que puede considerarse elemento es el c), ya que por la naturaleza del enlace metálico, los cationes Fe quedan incrustados en la red metálica en su forma de elemento sin reaccionar entre ellos. 35. Solución: El criterio actual para ordenar los elementos en la tabla periódica es según el orden creciente de número atómico, combinado con la semejanza en las propiedades químicas de los elementos. Mendeliev ordenó los elementos según la semejanza en las propiedades químicas, mientras que Mayer, realizó la ordenación de los elementos en una tabla periódica según una relación entre el volumen y la masa de los átomos. Mayer publicó su esquema un año después que Mendeliev (de ahí que NO sea recordado y nombrado como este). 36. Solución: a) El cromo se encuentra en el cuarto periodo de la tabla periódica, aunque este representa al tercer periodo, ya que para los metales de transición, el periodo que marca la tabla periódica ha de reducirse en 1. b) El Nitrógeno y el Fósforo si pertenecen al grupo XV de la tabla periódica (los Nitrogenoideos), pero no el Selenio, que pertenece al grupo XVI (los Anfígenos). 11

12 c) El símbolo químico del Argón es Ar. Siempre la primera con mayúscula y las letras subsiguientes en minúscula. d) El Sodio tiene como número atómico el 11, es decir, contiene 11 protones en su núcleo e) Consiste totalmente en lo contrario. A medida que descendemos en un grupo aumentan la masa y el número atómico de los elementos. Enlace Químico 37. Solución: Hidrógeno: H 2 a) El hidrógeno molecular es un elemento: todos sus átomos son del mismo tipo; es decir, todos tienen el mismo número de protones. b) La fórmula significa que dos átomos de hidrógeno se combinan para formar una molécula. c) Molécula de H 2 : Fósforo: P 4 d) Es un no metal. e) La molécula tiene cuatro átomos de fósforo, como puede deducirse de la fórmula. Dióxido de carbono: CO 2 f) El oxígeno y el carbono. g) Por cada átomo de carbono hay dos átomos de oxígeno. h) La molécula está formada por dos átomos de oxígeno y un átomo de carbono: Hierro: Fe i) Es un metal. j) Se encontrará formando cristales. k) Sólido. Cloruro de sodio: NaCl l) El cloro y el sodio. m) Hay un átomo de cloro por cada átomo de sodio n) Un cristal iónico. 12

13 38. Solución: a) Iónicas NaBr y Na 2 O Covalentes O 2, H 2 O y CCl 4 b) Solo el enlace covalente se compone de moléculas. En el enlace covalente, la molécula está formada por dos o más átomos que comparten electrones. 39. Solución: a) F (Z = 9) 1s 2 2s 2 2p 5 F - No metal Na (Z = 11) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Na + Metal. Enlace IÓNICO NaF b) N (Z = 7) 1s 2 2s 2 2p 3 N 3- No metal H (Z = 1) 1s 1 H - No metal Enlace COVALENTE NH 3 c) Cl (Z = 17) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Cl - No metal H (Z = 1) 1s 1 H - No metal Enlace COVALENTE HCl d) Cl (Z = 17) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Cl - No metal K (Z = 19) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 K + Metal Enlace IÓNICO KCl 40. Solución: a) Si un átomo neutro pierde electrones se obtiene un Catión. b) Si un átomo neutro gana electrones se convierte en un Anión. c) Si el átomo posee el mismo número de electrones que de protones es un átomo Neutro. Si el átomo posee más electrones que protones es un Anión. Si el átomo posee más protones que electrones es un Catión. 13

14 41. Solución: a) En el catión Be 2+. b) En el catión Al 3+ c) En el anión S Solución: a) Se trata de un enlace iónico b) Se trata de un covalente molecular c) Se trata de un enlace metálico 43. Solución: a) Halógenos b) Metales alcalinos c) Metales alcalinos d) Gases Nobles e) Halógenos 44. Solución: a) C (Z = 6) 1s 2 2s 2 2p 2 C -4 No metal O (Z = 8) 1s 2 2s 2 2p 4 O -2 No metal Enlace COVALENTE CO 2 b) Na (Z = 11) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Na + Metal O (Z = 8) 1s 2 2s 2 2p 4 O -2 No metal Enlace IÓNICO Na 2 O c) Co (Z = 27) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 7 Metal Enlace METÁLICO Co 14

15 d) N (Z = 7) 1s 2 2s 2 2p 3 N 3- No metal H (Z = 1) 1s 1 H - No metal Enlace COVALENTE NH 3 e) Ag (Z = 47) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 9 Metal Enlace METÁLICO Ag 45. Solución: a) K (Z = 19) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 K + Metal Br (Z = 35) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 Br - Enlace IÓNICO KBr No metal b) Hg (Z = 80) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 Metal Enlace METÁLICO Hg c) N (Z = 7) 1s 2 2s 2 2p 3 N 3- No metal N (Z = 7) 1s 2 2s 2 2p 3 N 3- No metal Enlace COVALENTE N 2 d) C (Z = 6) 1s 2 2s 2 2p 2 C 4- No metal Enlace COVALENTE C (grafito) e) Zn (Z = 30) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 Metal Enlace METÁLICO Zn f) Ba (Z = 56) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 Ba 2+ Metal S (Z = 16) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 S 2- Enlace IÓNICO BaS No metal g) H (Z = 1) 1s 1 H - No Metal O (Z = 8) 1s 2 2s 2 2p 4 O 2- No metal Enlace COVALENTE H 2 O 15

16 46. Solución: a) Solo se disuelven en agua los enlaces iónicos y los covalentes polares. En nuestro caso, tan solo, el NaCl, que constituye un enlace Iónico. b) Los sólidos cristalinos covalentes tienen el punto de fusión más alto, en este caso, el Diamante c) Están formados por moléculas los enlaces covalentes moleculares, en este caso, el H 2 d) Los metales es el enlace químico característico transmisor de la electricidad en estado sólido. En este caso, constituyen enlaces metálicos Ag y Fe Los enlaces iónicos son buenos conductores de la electricidad en estado disuelto. Entre los casos dados, el único enlace iónico es el NaCl. 47. Solución: Son sustancias moleculares, aquellos compuestos que se enlazan mediante un enlace covalente NO cristalino. Los covalentes moleculares suelen ser gaseosos a temperatura ambiente. Entre los casos dados, tan solo, el CO 2 y el NH 3 son covalentes moleculares. 48. Solución: Z = 19 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 Cede 1 e - Metal Z = 17 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Gana 1 e - No Metal Enlace IÓNICO. Propiedades: i. Puntos de fusión y ebullición elevados ii. Solubles en disolventes muy polares iii. Duros pero frágiles iv. Pequeño coeficiente de dilatación térmica v. Malos conductores del calor y la electricidad en estado sólido. Pero si o hacen disueltos. 16