Colegio Sagrado Corazón de JesúsDepto. de Ciencias

Prof. Víctor Sepúlveda A. Prof. Ivi Rodríguez A.

Conmemoración destacada del mes: “Padre Eloy Parra, a tres años de su partida”

Valores Transversales: Honestidad - Espíritu de Servicio – Humildad - Residencia y feGuía II PREUNIVERSITARIO

Modulo: QuímicaTema/Contenidos: Modelos atómicos y estructura atómica

Aprendizajes esperados Conocer los distintos modelos atómicos. Definir términos y conceptos utilizados en teoría atómica. Describir la estructura del átomo, número atómico, número másico y sus dimensiones

comparadas con la materia macroscópica. Establecer el número de partículas subatómicas en un átomo. Identificar los distintos tipos de átomos, tales como isótopos, isóbaros e isótonos.

1. Modelos atómicos1.1. Teoría atómica de DaltonJohn Dalton presenta una teoría atómica con el que se inicia el estudio del átomo. Lo propone entre los años 1803 y 1808. Su esquema es bastante simple, enunciado por tres postulados:1. Cada elemento químico se compone de partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos. En todos los procesos químicos, el número de átomos de cada elemento, permanece constante.2. Todos los átomos de un elemento dado tienen masa y propiedades iguales, pero son distintos de los átomos de todos los demás elementos.3. En los compuestos químicos, los átomos de elementos diferentes están unidos entre sí en proporciones numéricas simples.1.2. Modelo atómico de ThomsonJ. J. Thomson (1856-1940) enuncia su modelo en 1897. 1. Experimentó con los rayos catódicos aplicándoles un campo eléctrico, con esto, descubre que los rayos se desviaban al acercarse al polo positivo y alejarse del polo negativo.2. Descubrió que los rayos estaban formados por partículas negativas, a la cual le llamó “electrón” y determinó que su carga eléctrica era negativa.3. El modelo atómico corresponde a una masa de carga positiva con electrones de carga negativa insertos en él. Las partículas subatómicas no presentan movimiento.4. Se pensaba que el átomo era neutro. 5. ROBERT MILLIKAN, realizó una serie de experimentos para medir la carga del electrón y determinó que esta era de -1,6022 x 10-19 Coulomb.1.3. Modelo atómico de RutherfordLord Ernest Rutherford (1871-1940) logra, a través de estudios experimentales, descubrir cuál era esa partícula positiva. Para destacar este hecho la llama protón. Su masa era 1.836 veces la del electrón, por lo tanto, su valor es: 1.67 x 10-24 g1. Esto lo realizó con el experimento de la lámina de Oro, en donde descubre que el átomo está conformado por una parte central que posee carga positiva (núcleo atómico); y una corteza en la cual giraban los electrones libremente.2. En este experimento, utilizó partículas alfa (+), las que, en su mayoría, atravesaron la lámina de oro sin problemas, pero algunas se desviaron; debido a esto, 1911 Rutherford, comprobó que la mayor parte de la masa del átomo estaba en el centro, conformado por protones y los electrones girando alrededor.

1.4. Modelo atómico de BohrNiels Böhr explica porque el núcleo y los electrones no se atraen, ya que, si ocurriera, el electrón se proyectaría rápidamente hacia el núcleo hasta destruirlo; para lo cual postuló: 1.Existen niveles de energía, que van desde el nivel 1 hasta el infinito.2. Los electrones se encuentran ubicados en Órbitas estacionarias (como los planetas).3. El electrón puede saltar de un nivel de energía a otro, solo si se le entrega cierta cantidad de energía; Si el electrón pasa de un nivel menor a uno mayor de energía, el proceso de llama Absorción, y si va desde uno mayor a uno menor, se llama Emisión; cuando ocurre este último proceso, se libera una partícula electromagnética que se llama “Fotón”.4. Con este modelo, se propone que en el núcleo se encuentran protones y neutrones, y en las órbitas giran los electrones.5. La desventaja de este modelo es que no era aplicable para todos los átomos, solo funcionaba para el átomo de Hidrógeno.1.5 Modelo mecánico cuánticoEl Modelo Mecánico Cuántico es la explicación actual sobre el comportamiento del átomo. Fue desarrollado entre los años 1924 y 1927 por varios científicos. Comenzando con Louis de Broglie, quien intuyó que los electrones deberían tener el comportamiento de una onda. Esto fue demostrado en 1927. Esta particular conducta de los electrones implica la imposibilidad de determinar simultáneamente y con igual exactitud la posición y la velocidad de éstos, pues para conocerlas se debe interactuar con esta partícula. Este postulado se conoce con el nombre de Principio de Incertidumbre y fue enunciado, en 1927, por Werner Heisenberg.Dado que el electrón es una partícula que presenta propiedades de onda, su movimiento pudo ser descrito por medio de una ecuación de onda. Erwin Schrödinger, en 1926, empleó las ideas de Broglie para llegar a la ecuaciónde onda que podría aplicarse al átomo de hidrógeno.La resolución de la ecuación de Schrödinger difiere de las ecuaciones simples, puesto que es una ecuación diferencial. Una de las características de éstas, es el gran número de soluciones posibles.

2. Estructura atómica 2.1 El átomoEl átomo es la unidad de materia más pequeña. El átomo está compuesto por un núcleo, en el que se concentra toda su masa, rodeado por una nube de electrones, mientras que los protones y neutrones se ubican en el núcleo. La masa de neutrones y protones es prácticamente idéntica, en cambio, la de los electrones es 1836 veces menor. Según varios científicos (Thomson, Rutherford, Bohr, Goldstein, Millikan y Chadwick):

- Los átomos son neutros, debido a que presentan la misma cantidad de protones y de electrones.2.2. Núcleo atómico, átomos e iones

Los elementos químicos presentan dos números en la tabla periódica, el MENOR de ellos representa el número atómico y el MAYOR es el número másico. Número Atómico (Z): Indica la cantidad de protones de cada átomo, si éste es neutro, entonces presenta igual cantidad de electrones.Masa Atómica (A): Indica la masa del átomo, corresponde a la suma total de Protones más Neutrones.Átomo neutro: Átomo con número de electrones igual al de protones (e– = p+) Átomo positivo: Átomo con menor número de electrones que de protones (e– < p+), ya que cede o pierde electrones. Denominados cationes.Ejemplo: Átomo negativo: Átomo con mayor número de electrones que de protones (e– > p+), ya que gana o acepta electrones. Denominados aniones.Ejemplo:

2.3 Tipos de átomos

Para recordarlos puedes usar esta estrategia de nemotecnia.

3. Ejercicios PSUPara la resolución de ejercicios se adjunta parte de la tabla periódica.

I. Lea atentamente cada pregunta y seleccione la alternativa correcta anotándola en la hoja de respuesta que se encuentra al final de esta guía:1. El ión 79

35Br -

I) es un catión.II) posee 36 electrones.III) posee 43 neutrones.

Es (son) correcta(s)A) solo I. D) solo I y III.B) solo II. E) solo II y III.C) solo III.

2. ¿Cuál de los siguientes postulados NO corresponde al modelo atómico de Borh?

A) El electrón del átomo de hidrógeno gira alrededor del núcleo en órbitas circularesestacionarias.B) Los electrones solo pueden existir en ciertas órbitas discretas.C) Los electrones están restringidos a ciertos estados cuantizados.D) La mayor parte del átomo es espacio vacío.E) Los electrones describen órbitas circulares en torno al núcleo del átomo sin irradiar energía.

3. Todos los átomos del elemento nitrógeno tienen igual

I) número atómico.II) número másico.III) configuración electrónica.

Es (son) correctas(s)

A) solo I. D) solo I y II.B) solo II. E) solo I y III.C) solo III.

4. Con su experimento, Rutherford comprobó

A) que en el núcleo atómico están incrustados los electrones.B) la existencia del electrón.C) la existencia del neutrón.D) la existencia del protón.E) que el núcleo atómico está separado de los electrones.

5. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta con respecto a las propiedades de los rayos catódicos?

A) Son un haz de partículas positivas.B) En ausencia de influencias externas, viajan de forma aleatoria.C) Poseen masa.D) No poseen energía cinética.E) Salen del ánodo en dirección perpendicular a su superficie.

6. Con respecto al número que se denota como Z, se puede afirmar que

I) si la especie es un anión, el número de electrones es mayor que Z.II) determina a qué elemento pertenece un átomo.III) si la especie es un catión, el número de electrones es menor a Z.

Es (son) correcta(s)A) solo I. D) solo II y III.B) solo II. E) I, II y III.C) solo I y II.

7. Si el número de electrones de una especie cualquiera es 10, el de protones es 7 y el de neutrones es 7, se puede afirmar que se trata de

A) una especie neutra.B) un anión.C) un catión.D) un ión que ha perdido 3 electrones.E) una especie que alcanzó la configuración del gas noble helio.

8. Para el elemento 20Ca40 los valores de A, p+, n° y e, respectivamente, son

A) 40, 20, 20 y 18 D) 20, 18, 20 y 18B) 20, 20, 20 y 20 E) 40, 18, 20 y 20C) 40, 20, 20 y 20

9. ¿Cuál de los siguientes pares atómicos corresponde a isóbaros?

A) 7N14, 5B12 D) 8O15, 8O16

B) 13Al28, 12Mg28 E) 5B11, 6C12

C) 6C12, 6C14

10. Un átomo posee 19 protones, 20 neutrones y 19 electrones. ¿Cuál de los siguientes átomos es su isótono?

A) 19A21 D) 39D58

B) 19B20 E) 20E39

C) 18C38

11. ¿Cuál(es) de las siguientes relaciones atómicas es (son) correcta(s)?

I) Protón: carga positiva.II) Electrón: carga negativa.III) Neutrón: sin carga eléctrica.

A) Solo I D) Solo I y IIIB) Solo II E) I, II y IIIC) Solo III

12. Si en un átomo cualquiera su núcleo presenta valores Z=19 y A=39, entonces la cantidad de neutrones presentes corresponderá a:

A) 19 D) 39B) 20 E) 58C) 30

13. El isótopo más abundante del aluminio es el 13Al27. La cantidad de protones, neutrones y electrones del ión Al3+ de este isótopo son, respectivamente,

A) 13, 14 y 10 D) 16, 14 y 10B) 13, 14 y 13 E) 10, 40 y 10C) 10, 14 y 13

14. En un átomo neutro con 22 electrones y 26 neutrones, su número atómico y número másico son, respectivamente,

A) 22 y 26 D) 48 y 22B) 26 y 48 E) 22 y 48C) 26 y 22

15. Entre protones y electrones, la relación correcta es que

A) poseen masas iguales.B) la masa del electrón es, aproximadamente, 1840 veces la del protón.C) poseen cargas eléctricas del mismo signo.D) la masa del protón es, aproximadamente, 1840 veces la del electrón.E) no poseen cargas eléctricas.

16. Sobre los átomos neutros A y B se conoce la siguiente información:

• El átomo A tiene 21 electrones y número másico igual a 40.• El átomo B tiene número atómico igual a 20.• A y B son átomos isótonos ente sí.De los datos anteriores, se infiere que el número másico del átomo B es

A) 37 D) 40B) 38 E) 41C) 39

17. De acuerdo con los siguientes postulados atómicos:• El átomo es una esfera indivisible y cada elemento tiene un tipo de átomo con masadiferente de otro tipo de elemento.• Un electrón absorbe energía cuando salta

18. El número de protones, neutrones y electrones constituyen datos importantes para caracterizar un átomo. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

de una órbita más interna hacia otra más externa.• El átomo posee dos regiones básicas: el núcleo y la electrósfera.Las afirmaciones corresponden a las descripciones entregadas, respectivamente, por losCientíficos

A) Dalton, Rutherford y Bohr. B) Lavoisier, Rutherford y Dalton.C) Lavoisier, Bohr y Rutherford. D) Dalton, Bohr y Rutherford.E) Proust, Lavoisier y Dalton.

A) Número atómico (Z) es el número de neutrones existentes en el núcleo de un átomo.B) Número másico (A) es la suma de los protones y electrones que existen en un átomo.C) Isótopos son átomos con un mismo número de protones y diferente número másico (A).D) Isóbaros son átomos con un mismo número de protones y mismo número másico (A).E) Isótonos son átomos con un mismo número de protones y diferente número másico (A).

19. El modelo atómico que suscitó la idea del átomo como estructura eléctrica fue el

A) de Dalton. D) mecánico cuántico.B) de Rutherford. E) de Thomson.C) de Bohr.

20. La afirmación “el espacio entre los núcleos de los átomos está ocupado por electrones de carga negativa” representa una interpretación de los trabajos ejecutados por

A) Dalton. D) Rutherford.B) Faraday. E) Crookes.C) Thomson.

Para corregir este ensayo puede enviarnos esta hoja con sus respuestas a los siguientes correos:

ivirodrigueza@gmail.com o victorsepulvedaa@gmail.com

Tabla de corrección

Nombre estudiante: ________________________________________________________ Curso: 4°____

Ítem Alternativa Habilidad

1 Aplicación2 Comprensión3 Comprensión4 Reconocimiento5 Reconocimiento6 ASE (Análisis, Síntesis y Evaluación)7 Comprensión8 Aplicación9 Comprensión

10 Aplicación11 Reconocimiento12 Aplicación13 Aplicación14 Aplicación

15 Comprensión16 ASE (Análisis, Síntesis y Evaluación)17 Comprensión18 Reconocimiento19 Reconocimiento20 Comprensión

Comentario:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.