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CLASE 2 EL ÁTOMO, TIPOS DE NÚCLEOS, NÚMEROS CUÁNTICOS Y RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA

PROBLEMAS: 1. Confeccione una lista con el número total de electrones, neutrones y protones que hay en cada una de las siguientes especies químicas: a)

b)

c)

d)

2. ¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en los siguientes átomos: a)

b)

c)

d)

e)

f)

3. Todos los núclidos siguientes se emplean en medicina. Indique el número de protones y neutrones que tiene cada núclido: a) fósforo – 32 b) cromo –51 e) yodo-131 f) talio-201

c) cobalto-60 d) tecnecio-99

4. Complete la siguiente tabla suponiendo que cada columna representa un átomo neutro: Símbolo Protones

25

Neutrones

30

Electrones Número de masas

82 64 48

56 137

207

5. Escriba el símbolo correcto, con subíndice y superíndice, de cada uno de las siguientes especies: a) el isótopo de sodio con masa 23 b) el núclido de vanadio que contiene 28 neutrones c) una partícula alfa d) el isótopo de cloro que tiene una masa de 37 e) el núclido de magnesio que tiene el mismo número de protones y de neutrones.

6. El isótopo de uranio que se emplea para generar energía nuclear tiene 143 neutrones en su núcleo. El isótopo más común de uranio tiene 146 neutrones en su núcleo. Escriba los símbolos químicos completos, con subíndices y superíndices, de estos isótopos de uranio. 7. Para la siguiente especie química a) b) c) d) e)

señale lo incorrecto:

Catión trivalente En su núcleo hay 21 protones y 24 neutrones Contiene 66 partículas fundamentales Contiene 18 electrones Su carga nuclear es 21

8. Dos elementos A y B tienen igual número de neutrones, siendo la suma de sus números atómicos 80 y la diferencia de sus números de masa 6. ¿Cuántos electrones tiene el ion ? a) 37

b) 39

c) 43

d) 45

e) 47

9. En un átomo neutro el número de masa es 108 y el número de neutrones es 14 unidades más que el número de electrones. Hallar la carga nuclear. 10. Acerca de los isotopos, indique verdadero o falso según corresponda. I. II. III. IV. a) b) c) d) e)

No todos los elementos tienen isotopos naturales Presentan propiedades físicas similares Se pueden generar isotopos artificiales Sus átomos neutros tienes igual número de protones y electrones VFVV VFFV FVFF FFVV VFVF

11. Especifique las unidades SI básicas para (a) la longitud de onda; (b) la frecuencia de la luz; (c) la velocidad de la luz. 12. ¿Qué relación hay entre la longitud de onda y la frecuencia de la energía radiante? ¿Qué variedad de longitudes de onda (en nanómetros) abarca la porción visible del espectro electromagnético? 13. Determine cuáles de las afirmaciones siguientes son falsas o verdaderas. Si una afirmación es falsa, corríjala. (a) La radiación electromagnética tiene componentes tanto eléctricos como magnéticos. (b) La radiación de longitud de onda larga se propaga por el espacio más lentamente que la radiación

de longitud de onda corta. (c) La luz infrarroja tiene frecuencias más bajas que la luz visible. 14. Liste los siguientes tipos de radiación electromagnética en orden de longitud de onda creciente: (a) los rayos gamma producidos por un núclido radiactivo utilizado para obtener imágenes médicas; (b) la radiación de una estación de FM que está a 93.1 MHz en el cuadrante; (c) una señal de radio de una estación AM que está a 680 kHz en el cuadrante; (d) la luz amarilla de los arbotantes con lámparas de vapor de sodio; (e) la luz roja de un diodo emisor de luz, como los de la pantalla de la calculadora. 15. a) Que frecuencia tiene la radiación electromagnética cuya = 0.589 pm?; b) Calcular la longitud de onda de la radiación cuya frecuencia = 5.11 * s-1; c) las radiaciones de las partes a) o b) serían visibles al ojo humano; d) que distancia viaja la radiación electromagnética en 6.54 s 16. ¿Qué frecuencia tiene la radiación cuya longitud de onda es de 1.73 nm? (b) Calcule la longitud de onda de una radiación cuya frecuencia es de 9.83 x s-1 (c) Las radiaciones de las partes (a) o (b), ¿podrían detectarse con un detector de microondas? (d) ¿Qué distancia viaja la radiación electromagnética en 90.0 fs? 17. En la descripción de la mecánica cuántica del átomo de hidrógeno, ¿qué significado físico tiene el cuadrado de la función de onda, ? 18. (a) Para n = 4, ¿qué valores puede tener l? (b) Para l = 2, ¿qué valores puede tener ml? 19. a) Para n = 5, ¿qué valores puede tener l? (b) Para l = 3, ¿qué valores puede tener ml? 20. Cite los valor de n, l y ml para (a) cada orbita de la subcapa 4f; (b) cada orbita de la capa n = 3; (c) cada orbital de la subcapa 2p; (d) cada orbital de la subcapa 5d ¿Cuál de los siguientes conjuntos de números cuánticos están permitidos para un electrón en un átomo de hidrógeno: (a) n = 1, l = 1, ml = 0; (b) n = 3, l = 0, ml = 0; (c) n = 4, l = 1, ml = -1; (d) n = 2, l = 1, ml = 2? Para las combinaciones permitidas, escriba la designación apropiada de la subcapa a la que pertenece el orbital. 21. (a) Cite los valores que puede tener el número cuántico de espín electrónico. (b) ¿Qué equipo experimental puede usarse para distinguir electrones que tienen valores distintos del número cuántico de espín electrónico? (c) Dos electrones de un átomo ocupan el orbital 1s. ¿Qué cantidad debe ser diferente para los dos electrones? ¿Qué principio determina la respuesta a esta pregunta?

22. Indique el número máximo de electrones de un átomo que pueden tener los siguientes números cuánticos: (a) n = 3; (b) n = 4, l = 2; (c) n = 4, l = 3, m l = 2; (d) n = 2, l = 1, ml = 0, ms = -1/2 23. Liste los posibles valores de los cuatro números cuánticos para cada electrón del átomo de boro en estado basal. 24. (a) ¿Qué representa cada cuadro de un diagrama de orbitales? (b) ¿Qué cantidad se representa con la dirección (hacia arriba o hacia abajo) de las medias flechas que se dibujan en un diagrama de orbitales? (c) ¿Se usa la regla de Hund para deducir la configuración electrónica del berilio? Explique. 25. a) ¿Cuántos electrones como máximo se pueden colocar en un orbital?; b) ¿qué diferencia hay entre un electrón apareado y uno no apareado?, c) Se aplica la regla de Hund para deducir la configuración electrónica de Silicio (Si, Z = 14).? 26. Escriba las configuraciones electrónicas de los siguientes átomos, utilizando las abreviaturas de gas noble apropiado para los electrones internos: (a) Rb, (b) Se; (c) Zn; (d) V; (e) Pb; (f) Yb 27. Escriba las configuraciones electrónicas completas para los átomos siguientes: (a) K; (b) Al; (c) S; (d) Mn; (e) Y, (f) Nb 28. Utilizando diagrama de orbitales, determine el número de electrones no apareados que hay en cada uno de los átomos siguientes: (a) Ge; (b) In; (c) Ni; (d) Kr; (e) Br 29. Indique el elemento específico que corresponde a cada una de las configuraciones electrónicas siguientes: (a) 1s22s22p63s2; (b) [Ne] 3s23p1; (c) [Ar] 4s13d5; (d) [Kr]5s24d105p4. 30. Los números cuánticos que se listan a continuación corresponden a cuatro electrones distintos del mismo átomo. Ordénelos por energía creciente. Indique si hay dos que tengan la misma energía. (a) n = 4, l = 0, ml = 0, ms = +1/2 (b) n = 3, l = 2, ml = 1, ms = +1/2 (c) n = 3, l = 2, ml = -2, ms = -1/2 (d) n = 3, l = 1, ml = 1, ms = -1/2