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• Hernán Svoboda Rojas

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Ciencias Módulo Electivo

FÍSICA

GUÍA: Mundo atómico SFS11GUI010ELE-A18V1 FOLIO GUIA

Solucionario guía Mundo atómico

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B A A E C E C D D C D B D C D D E A E E

Reconocimiento Reconocimiento Reconocimiento Reconocimiento Aplicación Reconocimiento Reconocimiento Comprensión Reconocimiento Reconocimiento Comprensión Reconocimiento Aplicación Aplicación Reconocimiento Reconocimiento Reconocimiento Comprensión Reconocimiento Reconocimiento

Ítem

Alternativa

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B

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A

3

A

4

E

Defensa Ernest Rutherford ejecutó una serie de experimentos con partículas alfa. La experiencia más importante consistió en bombardear con estas partículas una finísima lámina de oro; la mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina, unas pocas se desviaban y otras rebotaban en ella. Las partículas eran recogidas sobre una pantalla de sulfuro de zinc. En la luz, un cuanto es la unidad básica de energía de la que está formada. Un cuanto de luz es un “paquete de energía electromagnética”, llamado fotón. Cuando el electrón pasa de un nivel energético mayor a uno menor (pasa desde una órbita más alejada a una más cercana al núcleo) libera una cantidad bien definida de energía en forma de luz o radiación, llamada fotón. Respecto a las limitaciones que tenía el modelo atómico de Rutherford, se tiene que toda partícula cargada acelerada, como es el caso del electrón cuando gira describiendo una órbita alrededor del núcleo, emite energía en forma de radiación electromagnética. En consecuencia, el electrón pierde energía en forma continua, provocando un movimiento con velocidad angular cada vez mayor y a distancias del núcleo cada vez más pequeñas, hasta que finalmente termina precipitándose en él (catástrofe atómica). Por lo tanto: I) II) III)

5

C

Verdadero Verdadero Verdadero

La energía emitida por la partícula es

  h  6, 63 10 [ J  s]  E  6, 63 1034 1015  6, 63 1019 [ J ]  E  h f  f  1015 [ Hz ]

34

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E

Ernest Rutherford propuso que el átomo consistía en un pequeño y denso núcleo de partículas, cargadas positivamente, rodeado por un remolino de electrones. También estableció que el átomo es neutro, porque el número de electrones girando alrededor del núcleo es igual al número de protones en él.

7

C

8

D

9

D

10

C

11

D

El modelo mostrado en la figura, llamado “queque con pasas”, corresponde al modelo atómico de Thomson. En él, el átomo es una esfera con carga eléctrica positiva, en la cual se distribuyen los electrones como pequeños granitos incrustados, tal como sucede con los trocitos de fruta en un pan de pascua.

Un postulado es una afirmación que se admite como cierta sin necesidad de ser demostrada, y que sirve como base para otros razonamientos. El texto entregado en el cuerpo del ejercicio corresponde a uno de los postulados que Bohr hizo al plantear su modelo atómico. En 1913 Niels Bohr propone un nuevo modelo atómico en el que se mantiene la estructura planetaria propuesta por Rutherford, pero se utilizan los principios cuánticos sobre la emisión de energía, introduciendo una serie de condiciones sobre el comportamiento del electrón que resolverían el problema de estabilidad del modelo anterior (modelo de Rutherford). El núcleo atómico para todos los elementos, a excepción del hidrogeno común, es una masa muy compacta formada por protones y neutrones. Sabemos que

X ZA En donde A = número másico (número de protones más neutrones) Z = número atómico (número de protones) Por lo tanto: Número de neutrones = A – Z Luego, el elemento que posee mayor número de neutrones es

Ag 114 47 , pues = 114 – 47 = 67

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B

Isótopos: son aquellos átomos que presentan igual número atómico (Z), pero distinto número másico (A). Se establece en átomos de un mismo elemento. Respecto a los isótopos del hidrógeno, tenemos: - Hidrógeno común (Protio): tiene un protón en el núcleo. - Deuterio: tiene un protón y un neutrón en el núcleo. - Tritio: tiene un protón y dos neutrones en el núcleo.

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D

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C

El periodo de semidesintegración de una sustancia radiactiva es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los núcleos presentes en una muestra. Luego, si el periodo de semidesintegración de la sustancia es 21 días, el doble del periodo de semidesintegración es 42,0 días. Por inspección del gráfico tenemos que: - A los 60 días hay N/4 de la sustancia. - A los 90 días hay N/8 de la sustancia, es decir, la mitad que antes. Por lo tanto, por definición, el periodo de semidesintegración del isótopo es T = 30 días.

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D

En las reacciones nucleares, pequeñas cantidades de masa se transforman en grandes cantidades de energía, de acuerdo con la equivalencia establecida por Einstein: E  m  c 2 , donde E: es la energía desprendida. m: es la masa. c: es la rapidez de propagación de la luz en el vacío. Debido al elevado valor de c, a partir de una pequeña cantidad de materia es posible obtener una enorme cantidad de energía. Por lo tanto: I) II) III)

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D

Verdadero Verdadero Falso

Cuando un núcleo es bombardeado por partículas como protones y electrones difícilmente es alcanzado por ellos debido a las fuerzas de repulsión electrostática que experimentan. Como los neutrones carecen de carga, son considerados partículas privilegiadas para producir reacciones nucleares. Por lo tanto, para el caso de la fisión del Uranio-235 se utilizan neutrones para bombardearlo.

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E

Fisión nuclear es el proceso en el que un núcleo pesado se separa en fragmentos de menor masa, liberándose gran cantidad de energía. Los fragmentos de la fisión son radiactivos y decaen emitiendo partículas α y β. Por ello, la fisión nuclear es considerada un proceso contaminante para el ambiente. Dentro de las propiedades que hacen de la fisión un proceso muy importante son: la liberación de neutrones y la producción de energía. Por lo tanto: I) II) III)

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A

Según el poder de penetración de las emisiones radiactivas es correcto afirmar que: - El cartón detendrá las emisiones  , ya que su poder de penetración es bajo y basta una hoja de papel para detenerlas. - Las emisiones  no llegarán al plomo, puesto que una capa de aluminio de unos pocos milímetros de espesor bastan para detener estas partículas. - Finalmente, ninguna capa detendrá a las emisiones  , ya que se necesitaría una capa de plomo de varios centímetros de espesor, o un muro de cemento de al menos 3 metros de ancho para hacerlo. Por lo tanto: I) II) III)

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E

Verdadero Verdadero Verdadero

Verdadero Falso Falso

La fuerza nuclear débil: 1. Es responsable de la desintegración de algunos núcleos inestables. 2. Es más débil que la fuerza nuclear fuerte y la electromagnética, pero a distancias nucleares supera a la fuerza gravitatoria. 3. Es de corto alcance, puesto que a distancias mayores a 1017 [m] es prácticamente nula. Por lo tanto: I) II) III)

Verdadero Verdadero Verdadero

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E

La fisión nuclear es el proceso de unión de núcleos livianos para formar otro más pesado. Este proceso no deja residuos radiactivos. Por ejemplo, la fusión de un núcleo de Deuterio con un núcleo de Tritio da lugar a la formación de un núcleo de Helio-4, además de un neutrón y una energía de 17,6 (MeV), que se desprende en forma de calor. Esta es la reacción mediante la que el Sol produce su energía. Por lo tanto: I) II) III)

Verdadero Verdadero Verdadero