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• Eduardo Verastegui Borja

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ESTRUCTURA ATÓMICA EVOLUCIÓN DE LOS MODELOS ATÓMICOS: Para explicar la estructura del átomo se han propuesto varios modelos. A través de la historia Jhon Daltón 1803 dio a conocer en base científica la teoría atómica. El modelo de Thomson (1904), considera que las partículas se distribuyen uniformemente. El modelo de Rutherford (1910), considera que la carga positiva se concentra en un solo sitio del átomo, el núcleo y la carga positiva se concentra en un solo sitio del átomo, el núcleo, y la carga negativa se distribuye alrededor de éste. El modelo de Bonhr (1913), aprueba del modelo de Rutherford, pero explica que los electrones giran alrededor del núcleo como lo hacen los planetas alrededor del sol; introduce el concepto de niveles de energía. El modelo de Sommerfield (1916), sobre la base de los modelos anteriores introduce el concepto de subniveles de energía. Tiene órbitas elípticas. TEORIA ATÓMICA ACTUAL. La teoría atómica actual es un modelo matemático basado en la mecánica cuántica elaborado por Paul Dirac y Pascual Jordan y planteado por Schrodinger, es la que describe con mayor exactitud la distribución electrónica en la vecindad del núcleo aprovechando el concepto de orbital y además proporciona la mejor descripción de las interacciones entre la materia, energía, tiempo y espacio.

PARTIC. Protón Neutrón Electrón

SIMB. p n e

CARG. + 0 -

Ejemplo:

EL ÁTOMO DEFINICIÓN: Es un sistema energético en equilibrio. Es la mínima porción de la materia, capaz de tener existencia independiente y ser divisible, en capacidad de combinación. PARTES DEL ÁTOMO.- El átomo está constituido por 2 partes; el núcleo atómico y la nube electrónica. NUCLEO ATOMICO.- Esta formado por otras partículas más pequeñas que pertenece a la familia de los electrones, muones, mesones, bariones, de las cuales las más importantes son los protones, neutrones y electrones.

MASA

DESCUBRI.

AÑO

CARGA ELECTRICA

1,67x10-27kg 1,67x10-27kg 9,11x10-31kg

Ruther Ford Chadwick Thomson

1911 1932 1897

(+)1,6x1010C ……………... (-)1,6x10-19C

==> PROPIEDADES DEL NÚCLEO ATÓMICO 1. NUMERO ATÓMICO: “Z” - Es la cantidad de protones que tiene el átomo - Es la cantidad de electrones que tiene el átomo - Es la ubicación que tiene en la tabla periódica 2. MASA ATÓMICA: “A” Es la suma de protones y neutrones que tiene el átomo:

A = P+ n n = A-P A = Z +n n = A-Z

Los principios básicos de la teoría atómica actual son: Niveles estacionarios de energía de Bohr (1913) Existen regiones del espacio donde el electrón no pierde ni gana energía y el paso de una región a otra se produce por una pérdida o ganancia de energía, tiempo y espacio. Dualidad de la Materia de Broglie (1924) Todas las partículas tienen una naturaleza dual: onda-partícula, nosotros observamos solo una de ellas. Principio de Incertidumbre de Heinsemberg (1927) Es imposible conocer con exactitud la posición y la velocidad de un electrón simultáneamente y solo debemos conformarnos con tener una idea bastante aproximada de la: Región, Espacio; Energético, Manifestación, Probabilística, Electrónica (REEMPE)

XA= 35Br 80 3. ISOTOPOS Ó HILIDOS: Son los átomos del mismo elemento que tiene el mismo numero atómico y diferente masa atómica y neutrones. Ejemplo z

8O

15 8 O16 17 8O

4. ISOBAROS:

Z =8

Son aquellos átomos diferentes que tienen la misma masa atómica y diferente número atómico y neutrones. Ejemplo: 14 Si 30 , 15 P 30 A = 30

QUIMICA

5. ISOTONOS:

Son aquellos átomos diferentes que tienen la misma cantidad de neutrones. Ejemplo: 6C

12

, 7N

13

2.

n=6

6. ISOELECTRÓNICOS.- Son átomos que

3.

tienen igual número de electrones. Ejemplo: 12 Mg +12 13 Al +3 e = 10 e -

7. RADIACTIVIDAD: Es un fenómeno de desintegración nuclear, que consiste en la emisión espontánea de radiaciones alfa, beta y gama. Características Generales: 1. Todo átomo es eléctricamente neutro. #p+ = #e3. Se denomina número atómico (Z) al valor que indica el número de protones. Z = Nº de protones = Nº Atómico 4. Se denomina número de masa (A) al valor que indica la suma de protones y neutrones. A = Nº de Masa = Z + N 5. Todo átomo convencionalmente presenta el siguiente esquema:

4.

5.

6.

Ejemplos:

Completar:

7.

6. Se denomina Elemento Químico al conjunto de átomos que presenta el mismo número atómico (z).

8.

PROBLEMAS 1. Cuándo 3 átomos tiene igual número de neutrones se denomina: A) Isóbaros B) Isotonos CICLO INTENSIVO

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C) Isótopos D) Isoelectricos E) Número atómico Un átomo cuando llega a tener una carga negativa se denominan. A) Ión B) Catión C) Anión D) Cátodo E) Ánodo El núcleo de un átomo es Z=30 y A=78 contiene: A) 30 protones, 48 electrones B) 30 electrones, 30 protones C) 30 neutrones, 30 protones D) 48 neutrones, 30 protones E) 48 electrones, 78 protones El núcleo de un átomo puede contener: A) Neutrones y electrones B) Neutrones, protones y electrones C) Neutrones y protones D) Sólo electrones E) Protones electrones Señale estrictamente el orden creciente de las masas de Protón, Electrón y Neutrón. A) Protón < Electrón < Neutrón B) Electrón < Neutrón < Protón C) Electrón < Protón < Neutrón D) Electrón < Protón = Neutrón E) Protón < Neutrón < Electrón Los Protones: A) Son partículas fundamentales ubicadas en la nube electrónica. B) Son corpúsculos fundamentales, sin carga eléctrica ubicada en el núcleo. C) Son partículas fundamentales del átomo. D) Al igual que los positrones se encuentran en la envoltura. E) Son corpúsculos cargados positiva-mente ubicados en el núcleo del átomo: El Neutrón es una partícula del Átomo: A) De masa similar al Protón pero sin carga eléctrica. B) Con carga eléctrica elemental negativa. C) Con carga eléctrica elemental positiva. D) Que enlaza a los diferentes núcleos. E) Se encuentra en la zona extranuclear del átomo Completar: "Los.......... poseen carga positiva, los.......... poseen carga negativa y los.......... son neutros" El conjunto de palabras que completan correctamente el texto es: A) Neutrones - Protones - Electrones B) Electrones - Protones - Neutrones C) Protones - Electrones - Neutrones D) Electrones - Neutrones - Protones E) Neutrones - Electrones - Protones

QUIMICA

9. El Electrón de un átomo de hidrógeno: A) Es idéntico al electrón del átomo de oxígeno B) Es más grande que el electrón del átomo de oxígeno C) Tiene mayor masa que el electrón del átomo de oxígeno D) Puede tener mayor o menor carga que el Electrón del átomo de oxígeno E) Tiene mayor carga que el electrón del átomo de oxígeno 10. De las proposiciones: I. El núcleo contiene casi toda la masa del átomo II. La zona extranuclear es la parte del átomo que mayor espacio ocupa y la de mayor masa. III. El núcleo es Neutro IV. Protones y Neutrones se encuentran en el núcleo Las incorrectas son: A) I y II B) Todas C) III D) II y III E) IV 11. ¿Por qué el átomo es, desde el punto de vista eléctrico, neutro? A) Porque contienen sólo neutrones B) Porque tiene protones y electrones en el núcleo C) Porque tiene igual número de protones y electrones D) Porque tiene igual número de protones y neutrones E) Porque contiene sólo elecetrones. 12. El número "Z" de protones que tiene el núcleo de un átomo constituye su: A) Número de masa B) Número atómico C) Peso atómico D) Fórmula molecular E) Símbolo químico 13. Para determinar el número atómico de un elemento se necesita conocer: A) En qué circunstancias fue descubierto el elemento B) El número de neutrones y protones que tiene el núcleo C) La variedad de compuestos binarios que pueden formarse con el oxígeno D) El número de protones en el núcleo de sus átomos o de electrones alrededor de estos núcleos. E) El número de masa atómica relativa del elemento químico. 14. Indique, ¿cuál de las palabras que siguen llenarán correctamente el blanco el párrafo siguiente? "El.......... podemos obtener sumando el número de electrones y neutrones". CICLO INTENSIVO

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A) Número Atómico B) Número de masa C) Número de orbítales D) Número de Protones E) El número de sub - capas 15. El número atómico de un elemento es 34, ¿cuántos protones tiene el núcleo? A) 17 B) 34 C) 68 D) 10 E) 53 16. El número de masa de un elemento es 238 y el número atómico 92. El número de protones que existe en el núcleo de este elemento es: A) 238 B) 146 C) 92 D) 320 E) 330 17. Si un elemento tiene número atómico 24 y peso atómico 52, ¿cuántos electrones tiene un átomo neutro? A) 76 B) 52 C) 24 D) 28 E) 48 18. El núcleo de un átomo tiene 80 neutrones y 52 protones. Su número atómico es: A) 28 B) 132 C) 52 D) 80 E) 25 19. El Cloro Natural tiene número atómico 17 y una masa atómica 35,5, ¿cuántos protones tiene su núcleo? A) 17 B) 18 C) 23 D) 35,5 E) 18,5 20. Si el número atómico de Fluor es 9 y su masa atómica 18,9995, ¿cuántos electrones, protones y neutrones, respectivamente tienen su átomo? A) 8, 8 y 9 B) 9, 9 y 19 C) 19, 9 y 10 D) 9, 10 y 9 E) 9, 9 y 10 21. El núcleo de un átomo, de número atómico 8 y de número de masa 16, contiene: A) 16 neutrones B) 8 protones y 8 electrones C) 8 protones y 8 neutrones D) 16 protones E) 8 protones y 16 neutrones 22. ¿Qué datos suministra los números del símbolo 157N? A) 15 = número atómico 7 = número de neutrones B) 15 = número de masa 7 = número atómico C) 15 = número de electrones 7 = número de masa D) 15 = número de protones + electrones 7 = número atómico E) 15 = número de neutrones 7 = peso atómico

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23. ¿Cuál de los siguientes pares de elementos tiene igual número de neutrones? A) B) C) D) E) 24. En cierto átomo el número de protones es 3 unidades menor que el número de neutrones. Si el número de masa es 73 determinar el número atómico. A) 39 B) 34 C) 44 D) 36 E) 35 25. En cierto átomo el número de protones es al número de neutrones como 3, es a 4. Si el número de masa es 84 determinar el número atómico. A) 12 B) 36 C) 48 D) 26 E) 7 26. El núcleo de un átomo contiene neutrones equivalentes al doble de los protones. Si la suma del número de masa y de neutrones es 140. Calcular los protones que posee. A) 10 B) 24 C) 48 D) 56 E) 28 27. El núcleo de un átomo contiene neutrones equivalentes al triple de los protones. Si la suma del número de masa y de neutrones es 210. Calcular los protones que posee. A) 10 B) 24 C) 30 D) 56 E) 50 28. Dos átomos A y B, tiene igual número de neutrones. Si la suma de sus números atómicos es 76 y la diferencia de sus números de masa es 4. ¿Cuántos electrones tiene el átomo A? A) 50 B) 40 C) 27 D) 45 E) 55 29. Los elementos químicos con las formas fundamentales de la materia cuyos átomos tiene la particularidad de presentar: A) El mismo número atómico B) El mismo número de moles C) El mismo número de Avogadro D) El mismo número de neutrones E) El mismo número de isótopos 30. ¿Qué expresión corresponde al concepto moderno de elementos químico? A) Sustancia química indivisible constituida por átomos iguales B) Sustancia química perfectamente homogénea C) Sustancia química constituida por átomos con igual número de masa CICLO INTENSIVO

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D)

Sustancia química cuyos átomos poseen el mismo número atómico E) Sustancia química que presenta dos ó más formas alotrópicas 31. Cada elemento tiene un número atómico característico que significa que todos los átomos de un mismo .............. tiene el mismo número de .............. A) Período - neutrones B) Nivel - orbítales C) Elemento - protones D) Grupo - protones E) Elemento - neutrones 32. Átomos de un mismo elemento siempre contiene el mismo número de: A) Protones y neutrones B) Electrones y neutrones C) Electrones y protones D) Electrones, protones y neutrones E) Número de masa NUBE ELECTRÓNICA (ZONA EXTRANUCLEAR DEL ÁTOMO) 1.

ORBITAL ATOMICO O NUBE ELECTRONICA (REEMPE) De acuerdo al Principio de INCERTIDUMBRE, no es posible determinar una trayectoria definida para el electrón; por lo tanto, se define una región espacial energética donde existe la mayor probabilidad de encontrar al electrón llamado orbital o nube electrónica O REEMPE. Cada Orbital puede contener un máximo de 2 electrones con spin o rotación opuestos. TIPOS DE ORBITALES: Según el contenido electrónico. 



Apareado Desapareado Vacío o lleno o semilleno 2.

ECUACIÓN DE ONDA Y LOS NÚMEROS CUÁNTICOS El físico austríaco Erwin Schördinger en 1926 en base a la Mecánica Ondulatoria y la propiedad Dual de la Materia, desarrolla la ECUACION DE ONDA. Esta dota al electrón de doble comportamiento (onda-partícula) y cuantifica la energía del electrón sobre la base de ciertos parámetros llamados números cuánticos. En 1928 Paul-Dirac crea la Mecánica Cuántica Relativista, involucra en su solución los cuatro números cuánticos n, l, m, s.

QUIMICA

NUMERO CUÁNTICO

DETERMINA PARA EL ELECTRON

DEFINE PARA EL ORBITAL

Principal (n)

El nivel principal de energía

El tamaño volumen efectivo

Secundario o Azimutal

o

El subnivel donde se encuentra, dentro de un nivel

La Forma Geométrica espacial

Magnético (m)

El orbital donde se encuentra dentro de un subnivel

La orientación espacial que adopta.

Spin (s)

El sentido de rotación o giro alrededor de su eje imaginario

(l )

- .-

# electrones Máximo = 2n2 3.2. Número Cuántico Secundario o Azimutal (l): Determina la FORMA DE LA NUBE ELECTRONICA, y fija el valor del subnivel de energía, sus valores son: 0 1 2 3 l s p d f

# orbitales en nivel = n2

Denominación espectroscópica sharp principal difuso fundamental

Forma de los orbitales Esférica Dilobular Tetralobular Compleja

Valor 0 1 2 3

número de orbitales

Número de electrones

s (l = 0 )

1

2

s2

p (l = 1 )

3

6

p6

d (l = 2 )

5

10

d10

f (l = 3 )

7

14

f14

Subnivel

(2 l + 1)

(4 l

Notación

+2)

3.3. Número Cuántico Magnético (m): Determina la ORIENTACION DE LA NUBE ELECTRONICA y fija el valor del orbital. m = - l , ....... , 0 , .......... ,+

s =  4.

½

NOTACION CUANTICA DE -UN SUBNIVEL

n

l

#e

subnivel

nivel

5.

3. LOS NUMEROS CUÁNTICOS: 3.1. Número Cuántico Principal (n): Determina el TAMAÑO DE LA NUBE ELECTRONICA y fija el valor del nivel de energía, sus valores es: 1 2 3 4 5 6 7 n: K L M N O P Q

Sub Nivel s p d f

ó m = 0, 1, 2, 3, 4 ...  l 3.4. Numero cuántico de rotación o Spin (s) Determina el SENTIDO DE GIRO del electrón sobre su propio eje. Valores que adopta:

l

DISTRIBUCIÓN O CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA.Tiene tres principios: 5.1. Principio de Exclusión de Pauli: En un átomo no es posible tener 2 electrones con sus 4 números cuánticos iguales, al menos deberán diferenciarse en su spin. 5.2. Regla de Sarrus: Los electrones entran primero al nivel de menor energía. 5.3. Regla de Hund o de Máxima Multiplicidad: “Los electrones van llenando orbitales del mismo valor de energía uno tras otros antes de que ocurra el acoplamiento de electrones en el mismo orbital”. 6. ENERGIA RELATIVA DE LOS SUBNIVELES Se halla sumando n + l : ER = n + l El subnivel de mayor energía relativa es aquel cuya suma ( n + l ) es mayor, si tienen igual valor, tendrá mayor energía el que tenga mayor n. Si la ER de los subniveles u orbitales es igual, estos se denominan DEGENERADOS. 7. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA KERNEL ó SIMPLIFICADA 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f14, 5d10, 6p6, 7s2, 5f14, 6d10, 7p6. Anomalías En el grupo VIB, el Cr (Z=24) y el Mo (Z=42) cuya distribución termina en d 4 (inestable), debe pasar a d5 (estable) . En el Grupo IB, el Cu (Z=29), la Ag (Z=47) y el Au (Z=79), cuya distribución termina en d 9 (inestable), debe pasar a d10 (estable). 8.  

DISTRIBUCION ELECTRONICA ATOMOS IONIZADOS I. PARA UN ANION Determine los electrones del anión Aplique la regla de Sarrus II. PARA EL CATION

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Pág. 5

DE

QUIMICA



Aplica la regla de Sarrus para su respectivo átomo neutro.  Los electrones que pierden son del último nivel luego de la penúltima capa. 9. PARAMAGNETISMO Y DIAMAGNETISMO 9.1 PARAMAGNETISMO: Sustancias que son atraídas por un campo magnético generado por un imán, esto se debe por la existencia de electrones desapareados. 9.2. DIAMAGNETISMO: Sustancias que no son atraídas por un imán, esto se debe por la existencia de electrones apareados. EJERCICIOS DE APLICACIÓN 33. En la cuarta orbita. ¿Qué valores puede tomar el número cuántico secundario “l”? A) 0,1, 2, 3, 4 B) -4, ....... 0 ..........4 C) 0, 1 D) 0,1, 2 E) 0, 1, 2, 3 34. Indicar la suma de los 4 números cuánticos del penúltimo electrón de 4p5. A) 4 B) 3.5 C) 3 D) 4.5 E) 2.5 35. Indicar la relación incorrecta: A) n, número cuántico principal B) l = 1, subnivel “p” C) n = 3, capa “M” D) l = 3, subnivel “d” E) n = 2, capa “L” 36. Hallar el número de orbitales desapareados en el subnivel 4d7 A) 5 B) 4 C) 3 D) 2 E) 1 37. Cuál de los siguientes subniveles presenta menor energía relativa. A) 3p6 B) 4s2 C) 3s1 5 1 D) 2p E) 5s 38. Un átomo solo tienen 3 subniveles “p”. Hallar la cantidad mínima de electrones que posee. A) 30 B) 31 C) 33 D) 35 E) 36 39. La configuración electrónica se basa en el ordenamiento creciente de las ..... de los subniveles. A) Capas B) Niveles C) Subniveles D) Energía relativa E) Orbitales 40. Si en la capa “N” se tienen como máximo 12 electrones. Hallar el total de electrones A) 36 B) 38 C) 42 D) 40 E) 39 41. Hallar la energía relativa del último término de la configuración del Ca (Z=20, A=40) A) 4 B) 5 C) 6 D) 7 E) 8

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Pág. 6

42.

 F -1   Haga la configuración de  9

A) 1s2, 2s2, 2p5 B) 1s2, 2s1 2 2 6 2 C) 1s , 2s , 2p , 3s D) 1s1 E) 1s2, 2s2 , 2p6 43. ¿Cuáles de los números cuánticos son imposibles para un electrón en un átomo?. I. (4, 2, 0, +1/2) II. (3, 3, -3, -1/2) III. (2, 0, +1, +1/2) IV. (4, 3, 0, +1/2) V. (3, 2, -2, -1) A) Sólo IV B) V y II C) II; III, IV D) I, III, V E) II, III, V 44. Considerando un átomo con 5 niveles. Calcular el máximo valor para la expresión:

 l-m  E=    s 

n

A) 20 B) 215 C) 220 D) 200 E) 216 45. Hallar el número de subniveles llenos en 23V A) 6 B) 7 C) 8 D) 9 E) 10 46. Hallar el número de electrones presentes en la última capa del 12Mg A) 10 B) 12 C) 2 D) 8 E) 6 47. Si la configuración electrónica de un elemento termina en 4p4. Hallar Z A) 30 B) 31 C) 32 D) 33 E) 34 48. Señale el elemento con 10 electrones en los subniveles “p” A) 12Mg B) 13Al C) 14Si D) 15P E) 16S 49. Un átomo posee 32 neutrones en su núcleo y su electrón de mayor energía tiene los siguientes números cuánticos n=3, l=2, m=-1, s= -1/2. Hallar su número de masa A) 59 B) 80 C) 10 D) 15 E) 20 50. Cuál es la carga de un ión quien posee 15 protones y un último electrón que tienen el siguiente estado cuántico (3, 0, 0, -1/2). A) +1 B) +3 C) +4 D) -1 E) -4 51. El último e- de un átomo se ubica en la capa M y su energía relativa es 4. Hallar Z. A) 10 B) 12 C) 17 D) 19 E) 21 52. Hallar la suma de los números cuánticos del último e- del orbital más energético del calcio. A) 4 B) 4.5 C) 3.5 D) 5 E) 6 53. Considerando las anomalías en la distribución electrónica marque V o F I. El posee 4 orbitales 24Cr desapareados. II. El 24Cr+1 es isolectrónico con 25Mn+2. III. Los N.C. del último e- desapareado del 29Cu son: 3, 2, -2, +1/2 A) VVV B) VFV C) FVF D) FFV E) VFF

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