ÁTOMOS Y SISTEMA PERIÓDICO

Transcripción

1 FICHA 1 ACTIVIDADES DE 1 Asocia cada una de las frases siguientes con el o los modelos atómicos a que se refieren: 1. Modelo de Thomson. 2. Modelo de Rutherford. 3. Modelo de Bohr. 4. Modelo mecano-cuántico. a) Un átomo tiene tantos electrones como protones. b) Los átomos tienen núcleo y corteza. c) Los electrones giran alrededor del núcleo. d) Los electrones se mueven en la corteza de un átomo ocupando regiones denominadas e) Los electrones giran solo en determinadas órbitas. f) La mayor parte del átomo lo ocupa una masa de carga positiva. 2 En una de las experiencias más famosas de la historia del átomo se comprobó que, al bombardear partículas alfa (carga positiva) contra una lámina de oro, la mayor parte de las partículas alfa atravesaban la lámina sin desviarse y solo una de cada diez mil retrocedía al chocar contra ella. Razona si de esto se deduce: a) Se desvían tan pocas partículas porque los protones son muy pequeños. b) Se desvían tan pocas partículas alfa porque los protones están todos juntos en un núcleo muy pequeño. c) La mayor parte de las partículas alfa no se desvía porque los átomos son neutros. d) La mayor parte de las partículas alfa no se desvía porque los átomos están prácticamente vacíos. 3 El espectro atómico es el conjunto de las radiaciones emitidas por los átomos que tienen mucha energía. Con respecto a los espectros, indica cuál de las siguientes afirmaciones es falsa: a) Los espectros se deben a que los electrones de los átomos se disponen en capas. b) Los espectros sirven para identificar a qué elemento químico pertenecen los átomos. c) Los espectros atómicos fueron descubiertos por Bohr. d) El espectro recoge la radiación que emite un electrón cuando pasa de una órbita a otra. 4 El modelo mecano-cuántico demostró que la corteza de un átomo se organiza en capas y que en cada capa puede haber varios tipos de orbitales, denominados s, p, d y f. a) Indica qué tipos de orbitales hay en cada una de las cinco primeras capas de la corteza de un átomo. b) Completa la tabla indicando el número de orbitales diferentes que puede haber de cada tipo: Tipo s p d f Número 5 Observa los siguientes orbitales e indica su tipo: 6 Indica cuáles de los siguientes orbitales tienen la misma forma y se diferencian solo en el tamaño: a) 2s b) 3p c) 4s d) 5f e) 3d f) 5s g) 4f h) 2p 7 Indica cuáles de los siguientes orbitales tienen tamaño parecido: a) 2s b) 3p c) 4s d) 5f e) 3d f) 5s g) 4f h) 2p 8 Indica cuáles de los siguientes orbitales no pueden existir en un átomo: a) 6s b) 1p c) 2d d) 6f 9 Un átomo tiene electrones en las dos primeras capas. Razona cuál de estas frases es correcta: a) Todos sus electrones están en la segunda capa. b) Sus electrones pueden ocupar un máximo de dos c) Sus electrones pueden ocupar un máximo de cuatro d) Sus electrones pueden ocupar un máximo de cinco 10 Los electrones se sitúan en los orbitales que están en la corteza de un átomo. Imagina un átomo que tiene completamente llenos los orbitales p de su segunda capa. Podemos asegurar que, en esos orbitales el átomo tiene: a) Dos electrones. b) Tres electrones. c) Cuatro electrones. d) Seis electrones. 62 DÍA A DÍA EN EL AULA FÍSICA Y QUÍMICA 4. ESO Material fotocopiable Santillana Educación, S. L.

2 FICHA 1 ACTIVIDADES DE (soluciones) 1 1. Modelo de Thomson: a, f 2. Modelo de Rutherford: a, b, c 3. Modelo de Bohr: a, b, c, e 4. Modelo mecano-cuántico: a, b, d 2 a) Se desvían tan pocas partículas porque los protones son muy pequeños. Falso. b) Se desvían tan pocas partículas alfa porque los protones están todos juntos en un núcleo muy pequeño. Cierto. c) La mayor parte de las partículas alfa no se desvía porque los átomos son neutros. Es cierto que los átomos son neutros, pero no es la razón por la cual las partículas alfa no se desvían. d) La mayor parte de las partículas alfa no se desvía porque los átomos están prácticamente vacíos. Cierto. El átomo está formado por un núcleo muy pequeño donde se concentran los protones, partículas positivas. El radio del núcleo es la diezmilésima parte del radio del átomo, por eso es esta la proporción de partículas alfa que retroceden al chocar contra la lámina de oro. 3 a) Los espectros se deben a que los electrones de los átomos se disponen en capas. Cierto. b) Los espectros sirven para identificar a qué elemento químico pertenecen los átomos. Cierto. c) Los espectros atómicos fueron descubiertos por Bohr. Falso. d) El espectro recoge la radiación que emite un electrón cuando pasa de una órbita a otra. Cierto. Los espectros atómicos se conocían antes de que Bohr realizase sus estudios sobre el átomo. Los estudios de Bohr permitieron explicar por qué los espectros eran de ese modo. 4 a) Primera capa: orbitales s. b) Segunda capa: orbitales s, p. Tercera capa: orbitales s, p, d. Cuarta capa: orbitales s, p, d, f. Quinta capa: orbitales s, p, d, f. Tipo s p d f Número d s p p f d 6 Tienen la misma forma los orbitales del mismo tipo. Tendrán mayor tamaño los que están en una capa de mayor nivel: 2s, 4s y 5s. 2p y 3p. 4f y 5f. 7 Tienen tamaño parecido los orbitales que están en la misma capa o nivel: 2s y 2p. 3p y 3d. 4s y 4f. 5s y 5f. 8 No pueden existir el 1p ni el 2d (ver la actividad 4). 9 Habrá en la primera capa (1s), 1 orbital s, en la segunda capa (2s2p), 1 orbital s y 3 orbitales p. Por tanto, la opción correcta es la d: d) Sus electrones pueden ocupar un máximo de cinco 10 Hay tres orbitales p y en cada uno puede haber dos electrones. Si el átomo tiene completos los orbitales 2p, es porque tiene seis electrones en esos orbitales y la opción correcta es la d: d) Seis electrones. DÍA A DÍA EN EL AULA FÍSICA Y QUÍMICA 4. ESO Material fotocopiable Santillana Educación, S. L. 63

3 FICHA 2 ACTIVIDADES DE 1 Construye el diagrama de Moeller y coloca los siguientes tipos de orbitales en orden de energía creciente: a) 2s c) 4s e) 3d xy b) 3p x d) 5f xyz f) 5s 2 Un átomo de C tiene 6 electrones. Indica cuáles de las siguientes representa la configuración electrónica del C: g) 4f xyz h) 3p z a) 1s 2 2s 2 2p 2 c) 1s 2s 1 2p 1 2p 1 2p 1 b) 1s 2 2s 2 2p 1 2p 1 d) 1s 1 2s 1 2p 1 2p 1 2p 2 3 El átomo de sodio tiene 11 electrones. Haz su configuración electrónica y justifica cuál de las siguientes opciones es cierta. a) El átomo de sodio tiene 2 electrones en la primera capa, 8 electrones en la segunda y 1 electrón en la tercera. b) El átomo de sodio tiene 2 electrones en la primera capa, 4 electrones en la segunda y 5 electrones en la tercera. c) El átomo de sodio tiene 1 electrón en la primera capa, 4 electrones en la segunda y 6 electrones en la tercera d) El átomo de sodio tiene 2 electrones en la primera capa, 2 electrones en la segunda y 6 electrones en la tercera y 1 electrón en la cuarta. 4 Se llama configuración a la configuración electrónica de la última capa de un átomo. Todos los elementos que tienen idéntica configuración se encuentran en el mismo grupo de la tabla periódica. Asocia la configuración con el grupo al que pertenecen los siguientes elementos: Configuración ns 1 ns 2 np 1 ns 2 np 6 ns 2 np 3 ns 2 ns 2 np 4 ns 2 np 5 ns 2 np 2 5 Explica por qué el elemento helio (1s 2 ) está en el grupo 18 cuya configuración es ns 2 np En la tabla siguiente se muestra la configuración de valencia de una serie de elementos. Indica cuál es el grupo y el periodo de cada uno de ellos: Configuración Periodo 2s 2 2p 5 5s 2 5p 3 1s 1 3s 2 3p 4 4s 2 4p 6 7s 2 6s 2 6p 1 7 Los elementos que están entre los grupos 3 y 12 se llaman elementos de transición. Su configuración es ns 2 (n-1)d x (desde d 1 hasta de d 10 ). Responde a las siguientes preguntas relativas a estos elementos. a) La configuración del primer elemento de transición es 4s 2 3d 1. Por qué no hay elementos de transición anteriores a este? b) A qué grupo pertenece el elemento cuya configuración es 4s 2 3d 1? c) A qué grupo pertenece el elemento de configuración 4s 2 3d 10? d) Por qué hay 10 elementos de transición en cada periodo? 8 Teniendo en cuenta la información sobre el grupo y el periodo de los siguientes elementos, indica su configuración : Periodo Configuración Explica por qué no pueden existir elementos químicos cuyo grupo y periodo sean los que se indican: a) b) c) d) e) Periodo DÍA A DÍA EN EL AULA FÍSICA Y QUÍMICA 4. ESO Material fotocopiable Santillana Educación, S. L.

4 FICHA 2 ACTIVIDADES DE (soluciones) 1 El diagrama de Moeller es: 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 7p 3d 4d 5d 6d 7d 4f 5f 6f 7f Los orbitales, en orden de energía creciente son: 2s < 3p x = 3p z < 4s < 3d xy < 5s < 4f xyz < 5f xyz 2 a) 1s 2 2s 2 2p 2. Cierta. b) 1s 2 2s 2 2p 1 2p 1. Cierta. Los electrones se colocan en el orbital de menor energía disponible, introduciendo dos electrones en cada orbital. Cuando hay dos orbitales con la misma energía, como los dos orbitales 2p, se coloca un electrón en cada uno de manera que haya el mayor número de electrones posible con el mismo espín. c) 1s 2 2s 1 2p 1 2p 1 2p 1. Falsa. d) 1s 1 2s 1 2p 1 2p 1 2p 2. Falsa. 3 La configuración electrónica del sodio es: 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Por tanto, la respuesta correcta es la a: a) El átomo de sodio tiene 2 electrones en la primera capa, 8 electrones en la segunda y 1 electrón en la tercera. Configuración ns 1 1 ns 2 np 1 13 ns 2 np 6 18 ns 2 np 3 15 ns 2 2 ns 2 np 4 16 ns 2 np 5 17 ns 2 np Configuración Periodo 2s 2 2p s 2 5p s s 2 3p s 2 4p s s 2 6p a) Los elementos de transición tienen parcialmente ocupados los orbitales d. Estos orbitales aparecen en el nivel 3 de energía, aunque, según se desprende del diagrama de Moeller, comienzan a llenarse después de que se haya llenado el orbital 4s. Por este motivo, los elementos de transición no aparecen hasta el periodo 4 de la tabla periódica. b) Pertenece al grupo 3 c) Pertenece al grupo 12. d) En cada nivel de energía hay 5 orbitales d y en cada uno entran hasta 2 electrones. Por eso, en un mismo periodo puede haber hasta diez elementos de transición, desde el que tiene 1 electrón en los orbitales d hasta el que tiene 10 electrones porque ha completado los 5 orbitales d. 8 Periodo Configuración 2 6 6s s 2 3d s 2 4d s 2 2p s s 2 3p s 2 3d 8 9 a) En el grupo 8 están los elementos de transición que comienzan en el periodo 4. b) En el periodo 1 solo hay dos elementos, uno en el grupo 1 (H) y otro en el grupo 18 (He). c) En el grupo 6 están los elementos de transición que comienzan en el periodo 4. d) En el periodo 1 solo hay dos elementos, uno en el grupo 1 (H) y otro en el grupo 18 (He). e) En el grupo 10 están los elementos de transición que comienzan en el periodo 4. 5 El grupo 18 es el de los gases nobles, elementos químicos especialmente estables porque tienen completa su capa. El helio solo tiene 2 electrones, que colocará en el orbital 1s. Con ello completa su capa y adquiere comportamiento de gas noble con una configuración 1s 2. DÍA A DÍA EN EL AULA FÍSICA Y QUÍMICA 4. ESO Material fotocopiable Santillana Educación, S. L. 65

5 FICHA 3 ACTIVIDADES DE 1 Localiza los siguientes elementos en la tabla periódica. Completa la información relativa a su grupo, periodo y configuración : Elemento Periodo Rb Cl Sn Fe I Na Ca P Configuración 2 Teniendo en cuenta la información de la actividad anterior, indica cuál de los elementos de cada pareja tiene mayor tamaño: a) Rb y Na b) Rb y Sn c) Cl y P d) Fe y Ca 3 Indica cuál es el orden correcto de los siguientes elementos según su tamaño: Rb, Cl, P, Na, Ca a) Cl > Na > Ca > P > Rb b) Rb > Ca > Na > P > Cl c) Ca > Na > Rb > P > Cl d) P > Na > Ca > Cl > Rb 4 Indica cuál es el orden correcto de los siguientes elementos según su tamaño: O, Ag, Sn, Br, Ba a) Ag > Br > O > Sn > Ba b) Br > Ba > Sn > Ag > O c) Sn > Ag > Ba > Br > O d) Ba > Ag > Sn > Br > O 5 Localiza los siguientes elementos en la tabla periódica. Completa la información relativa a su grupo, periodo y clasifícalos como metales o no metales: Elemento Periodo Metal No metal Br Cu Ni Al K Mg N S 6 Los átomos de los gases nobles son los más estables. Por ello, los otros átomos tienden a ganar o perder electrones para tener la misma configuración de valencia de un gas noble. Esto los convierte en un ion con carga negativa o positiva igual al número de electrones que cada átomo gana o pierde. Localiza los siguientes elementos en la tabla periódica y completa la información de cada uno. Elemento Li S Al P N Mg Se Cl Electrones Carga del ion 7 El hidrógeno es un elemento peculiar, pues puede formar iones con carga 1+ y 1-. A continuación se muestran algunas posibles razones de este hecho. Explica cuál es falsa: a) El hidrógeno solo tiene 1 electrón en su capa de valencia. b) Al hidrógeno le falta 1 electrón para ser como el helio. c) El ion hidrógeno con carga 1- tiene configuración de gas noble. d) El hidrógeno con carga 1+ tiene configuración de gas noble. 8 El carácter metálico de un elemento se refiere a su capacidad para formar iones positivos. Razona cuál de las frases siguientes es falsa. a) El cesio tiene mayor carácter metálico que el litio porque le resulta más fácil perder el electrón. b) El sodio tiene mayor carácter metálico que el aluminio porque le basta con perder un electrón para ser como un gas noble. c) El calcio tiene el mismo carácter metálico que el bario porque tienen la misma configuración. 9 Ordena los siguientes elementos según su carácter metálico: Mg, Al, Ba, K 66 DÍA A DÍA EN EL AULA FÍSICA Y QUÍMICA 4. ESO Material fotocopiable Santillana Educación, S. L.

6 FICHA 3 ACTIVIDADES DE (soluciones) 1 Elemento Periodo Configuración 6 Elemento Electrones Carga del ion Rb 1 5 5s 1 Li Cl s 2 3p 5 S Sn s 2 5p 2 Fe 8 4 4s 2 3d 6 I s 2 5p 5 Na 1 3 3s 1 Ca 2 4 4s 2 P s 2 3p 3 2 a) Rb > Na b) Rb > Sn c) Cl < P d) Fe < Ca 3 El orden correcto es: b) Rb > Ca > Na > P > Cl 4 El orden correcto es: d) Ba > Ag > Sn > Br > O 5 Elemento Periodo Metal No metal Br 17 4 Cu 11 4 Ni 10 4 Al 13 3 K 1 4 Mg 2 3 N 15 2 S 16 3 Al P N Mg Se Cl a) El hidrógeno solo tiene 1 electrón en su capa. Cierto. b) Al hidrógeno le falta 1 electrón para ser como el helio. Cierto. c) El ion hidrógeno con carga 1- tiene configuración de gas noble. Cierto. d) El hidrógeno con carga 1+ tiene configuración de gas noble. Falso. El H 1+ no tiene electrones y no hay ningún gas noble cuyos átomos no tengan electrones. 8 a) El cesio tiene mayor carácter metálico que el litio porque le resulta más fácil perder el electrón. Cierto, los electrones del cesio están más lejos del núcleo que los del litio y el átomo los pierde con más facilidad. b) El sodio tiene mayor carácter metálico que el aluminio porque le basta con perder un electrón para ser como un gas noble. Cierto, para que el aluminio tenga configuración de gas noble debe perder tres electrones, lo cual es más difícil que perder uno, como le ocurre al sodio. c) El calcio tiene el mismo carácter metálico que el bario porque tienen la misma configuración. Falso. Ambos tienen que perder dos electrones, pero los del bario están más lejos del núcleo y por eso le resulta más fácil perderlos. El bario tiene mayor carácter metálico que el calcio. 9 K > Ba > Mg > Al DÍA A DÍA EN EL AULA FÍSICA Y QUÍMICA 4. ESO Material fotocopiable Santillana Educación, S. L. 67