I.
1.1 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES DENSIDAD – TEMPERATURA MATERIA ENERGIA
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
El Sistema Internacional está formado por unidades de base, unidades suplementarias y unidades derivadas. También el uso de prefijos (múltiplos y sub múltiplos)
Unidades de Base. Son unidades definidas de base a fenómenos físicos naturales e invariables 1.2 Unidades Derivadas. Son las que se forman al combinar algebraicamente las unidades de base y/o suplementarias. 1.3 Unidades Derivadas (SI) con nombre y símbolo propios:
1.4 Múltiplos y Submúltiplos FACTORES DE CONVERSION Y CONSTANTES UNID. DE LONGITUD 1µ = 104Å 1Å = 10-8 cm 1m = 3,281 pie 1 pie = 30,48 cm = 12 pulg 1 pulg = 2,54 cm 1 yarda = 3 pies = 0,9144 m 1 milla mar. = 1852 m 1 milla terr. = 1609 m UNID. DE MASA 1lb = 16 onzas 1 onza = 28,36 g 1 ton. Métrica = 103kg 1kg = 2,205 lb UNID. DE VOLUMEN 1 barril = 42? 1 dm3 = 103 cm3 1 pie3 = 28,316? 1 m3 = 1000? 1 ml = 1cm3 UNID. DE PRESION 1 atm = 1,03323 kgf/cm² 1 atm = 14,696 Lbf/pulg² = 760 torr. 1 atm = 760 mmHg = 76 cmHg
UNID. DE ENERGIA 1 cal = 4,184 Joule 1 ev = 1,602 x 10-19 Joule 1 Joule = 107 ergios
CONSTANTES C = Veloc. de la luz = 3,0 x 105km/s h = constante de planck = 6,626 x 10-34 J.S. NA = 6,023 x 1023 part./mol NA = Nº de Avogadro R = 0,082 atm.?/mol.k= 62,4 mmHg.?/mol.k R = Constante Universal II. TEMPERATURA Es un parámetro determinado arbitrariamente que nos indica la energía promedio de un cuerpo (frío o caliente). Es la gradiente. a. FORMULA GENERAL: Tº de calor º C 5 R ?492 9 ? K ?273 5 ? º F?32 9 ? b. VARIACION DE TEMPERATURA: 1 ?ºC <> 1,8 ?ºF <> 1?K <> 1,8 ?R
, , ml ? pie c. ESCALA TERMOMÉTRICA: ºC 100 0 -17,7
-273 ºF 212 32 0
-460 K R 373 672 Pto. Ebull. H2O 273 492 Pto. Cong. H2O 252,3 460 Pto. Cong. (H2O+NH4Cl) 0 0 Cero Absoluto E. Relativas E. Absolutas III. DENSIDAD: Relación de la masa y el volumen de los cuerpos. Es una magnitud 1. derivada. Densidad Absoluta (DABS): 3 kg m3 , g kg Lb 3 , g cm m v ? DABS ? 2. a. Densidad Relativa (DR) Sólidos y Líquidos DS DH2O DR(S) ? DL DH2O DR??? ? DH2O = 1g/ml S = sólido L = líquido b. Gases Dg DAIRE DR(S) ? Daire = 1,293 g/?
g = Gas Obs.: D D aceite = 0,8 g/ml Hg = 13,6 g/ml 3. Mezclas 1 M1 ?M2 ?…?Mn V ?V2 ?….?Vn Dm ? Para volúmenes iguales: D1 ?D2 ?…?Dn n Dm ? IV. MATERIA Y ENERGIA I. MATERIA Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, tiene masa y volumen. Según Einstein la materia es la energía condensada y la energía es la materia dispersada.
II. A. PROPIEDADES DE LA MATERIA Propiedades Generales o Extensivas: Dependen de la masa. 1.Inercia 2.Indestructibilidad 3.Impenetrabilidad B. 4.Extensión 5.Gravedad 6.Divisibilidad
Propiedades Particulares o Intensivas: No dependen de la masa 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Elasticidad Porosidad Maleabilidad (Láminas) Ductibilidad (Hilos) Flexibilidad Dureza Conductibilidad III. 8. Viscosidad 9. Tenacidad 10. Comprensibilidad y Expansibilidad
ESTADOS DE LA MATERIA 1. SOLIDO:
FUERZA COHESION > FUERZA REPULSION FORMA VOLUMEN MASA : : : DEFINIDA INVARIABLE INVARIABLE 2.
3. LIQUIDO: FUERZA COHESION FORMA VOLUMEN MASA GASEOSA: FUERZA REPULSION = : : :
> FUERZA REPULSION NO DEFINIDA INVARIABLE INVARIABLE
FUERZA COHESION 4. FORMA : NO DEFINIDA VOLUMEN : INVARIABLE MASA : INVARIABLE
PLASMATICO Sistema que se halla a elevadas temperaturas (2.104K), constituidos por Iones y Partículas subatómicas. El Sol, Estrellas, Núcleos de la Tierra. COLOIDE: Fenómeno de Dispersión Tiene 2 fases: Dispersa y Dispersante. Tiene movimiento Brownlano; para reconocerlo se aplica el “Efecto Tyndall” Ej. Gelatina, Flan, Clara de huevo. * VAPORIZACION (toda la Masa): EVAPORACION SE PRODUCE EN LA SUPERFICIE Ejm.: H2O del mar * EVAPORA Acetona, VOLATIZACION: SE SIN HERVIR. Ejm: Bencina V. ENERGIA Es todo aquello capaz de producir trabajo. También se define como materia dispersa. Clases: Energía Mecánica, Energía Eléctrica, Energía Química, Energía Radiante, Energía Luminosa y Energía Atómica. LEY DE LA CONSERVACION DE LA MASA DE EINSTEIN, estableció 2 ecuaciones:
1era. Ecuación:
E = m.c2 m = masa (g, kg) c = velocidad de la luz c = 3.105 km/s c = 3.108 m/s c = 3.1010 cm/s E = Energía (ergios, joules) IV. CAMBIO DE FASES
SOLIDO LIQUIDO GASEOSO
Ej.: Sublimación: Hielo seco (CO2) Naftalina, Etc. FUSION
SOLIDIFICACION
mf ? 1?? f ? d) 36×10 e) 3600 10?6s 2 2da. Ecuación
m0 ?V ? ? c ? m0 mf vf c = masa en reposo = masa en movimiento = velocidad final = velocidad de la luz A. MEZCLAS Y COMBINACIONES
MEZCLAS: Son aquellas cuyos componentes se encuentran en cualquier proporción no sufren cambios en sus propiedades, no hay reacción química y pueden separarse por métodos físicos Ejm. AGUA DE MAR, LATON, PETROLEO
SISTEMA DE UNA MEZCLA Fases: Separaciones (Liq., Sol., Gas., Coloide, etc.) o COMPONENTES Pueden ser elementos compuestos. Ejm.: Cu, H2O CONSTITUYENTES Tipos de átomos de la mezcla.
Ejm. H2O + NaCl Constituyentes: H, O, Na, Cl B. COMBINACIONES: Son aquellos cuyos componentes están en proporciones definidas y fijas, donde ocurren reacciones químicas, formando así los productos (nuevas sustancias) sólo se separan por medio químicos.
Ejm: LA COMBUSTION DEL PAPEL I. 1. PROBLEMAS RESUELTOS Y PROPUESTOS
PROBLEMAS S. I.: ¿Cuántas no corresponden a unidades de base del S.I.? I. Aceleración II. Tiempo III. Intensidad de Corriente IV. Volumen V. Longitud a) 1 b)2 c) 3 d) 4 e) 5
Resolución Por Teoría de unidades del S I. Sólo son unidades que no corresponden a las unidades de base: I. Aceleración (derivada) II. Volumen (derivada)
Rpta. (b) 2. ¿Cuál es la equivalencia incorrecta? a) 1m3 = 10- 6 ? b) 1 um = 10- 6 m ? c) 1 A = 10- 8cm d) 10 yardas = 30 pies e) 1dm3 = 1 ?
Resolución Según la teoría de equivalencias de unidades es incorrecta:
1 m3 = 106 ? Debe ser 1m3 = 103 ? 3. Rpta: (a)
¿Cuántos µs hay en 1 hora? a) 36×105 b) 36×106 c) 36×108 4
Haciendo conversiones y simplificando: 3600 s 1us 1Hx x 1H Luego: 3600 x 106 us = 36 x 108 us
Rpta. (c)
kg x ? ? ? 999Gm R2 27m3???cm 38 ºF?32 ? ? x 9??32 ?ºF 4. Convertir: a g x ml min
b) 3 x 106 d) 3 x 108 E = 18 H
a) 1,5 x 104 c) 1,5 x 105 e) 3 x 105 Resolución 1H 60min x 18 kg x? 103g 103ml x x H 1kg 1? E ? E= g x ml min 18×106 6×10 ? 3×105 5. Rpta. (e)
Calcular el valor “R” en cm3 de la siguiente expresión: R cm ? 27 m3???cm R a) 30 b) 2 x 102 c) 3 x 103 d) 3 x 104 e) 2 x 104
Resolución Donde elevamos al cuadrado: ? cm2 R Luego:
R3 = 27(106 cm3) . (103cm3) . cm3 R3 = 27 . 109 cm9 R= 3 27.109cm9
R = 3.103 . cm3 6. Rpta. (C)
Expresar su equivalencia: 60 Bb x mg min a ? x g s Rpta. 4.2 x 10-2 7. Indicar el valor de “x” para que cumpla la siguiente igualdad
x x pm nm
Rpta. 1m² 8. Un alumno del CPU-UNAC necesita 3 mg de Cianocobalamina diario para su desgaste mental. ¿Cuántos kg de queso deberá consumir diariamente si un kg de queso contiene 6.0 x 10-3 mg de cianocobalamina? Rpta. 0.5kg II.
1. TEMPERATURA:
Un alumno del CPU-UNAC está con fiebre y su temperatura indica 38ºC ¿Cuánto indicará en un termómetro en grados Farentheit (ºF)?
a) 106,4ºC b) 101,4ºC d) 100,4ºC c) 104,4ºC e) 98,4ºC
Resolución Aplicando: º C 5 º F?32 9 ? ? ? ?38 ? 5 Reemplazando: ? 5 9 ºF = 7,6 x 9 + 32 = 100,4ºC
Rpta. (d) 2. ¿A qué temperatura en la escala celsius se cumple que la lectura en ºF es igual a 2,6 veces que la lectura en ºC? c) 50ºC a) 30ºC b) 40ºC d) 60ºC e) 80ºC Resolución x 5 Aplicando: º C 5 2,6 x ?32 9 ? ? º F?32 9 ?
4x = 160 ? x = = 40ºC ?F °C = Rpta.: 480 R 110?x 6 110?x 1×3?2×2 7 3. 9x = 13x – 160 160 4 Rpta.: (b)
Se construye una nueva escala “ºx”, en la que la temperatura en los puntos de congelación y ebullición del agua son –10ºx y 110ºx. Calcular ¿a cuánto equivale una lectura de –20ºC en la escala ºx?
a) –20ºx b) –34ºx c) –17ºx d) –40ºx e) –74ºx Resolución
Aplicando: Thales ºx ºC 100?(?20) 0?(?20) ? Donde: 110?x ?10?x ? ? ? 6 ?10?x 1 ?10?x
110 – x = -60 – 6x ? x = -34ºx 4. Rpta. (b)
Un pollo se llega a hornear a la temperatura de 523k ¿Cuánto indicará en un termómetro en grados celsius?
Rpta.: 250°C 5.
6. Si el agua congela a –10°A, hierve a 80°A ¿A cuántos grados celsius equivale 120°A?
Rpta: 144,4°C
Se tiene dos cuerpos A y b. Si se mide la temperatura en grados celsius, la lectura de “A” es el doble que la de “B”, si se miden las temperaturas en grados Farenheit la lectura de “B” es los 3/5 de la de “A”. Indicar las temperaturas de A y B en grados Celsius 7.
8. Rpta.: 71°C y 35,5°C Determine la lectura en grados Rankine (R), si sabemos que
1 2
Un termómetro está graduado en una escala arbitraria “X” en la que la temperatura del hielo fundente corresponde a –10ºX y la del vapor del H2O a 140ºX. Determinar el valor del cero absoluto en ésta escala arbitraria III.
1. Rpta.: -420
DENSIDAD
¿Qué masa en gramos hay en 400 ml de alcohol etílico, cuya densidad es 0,8 g/ml? Resolución
Aplicando: D ?
m= M V 0,8 g ml m = D.V
x400ml ? 320g 2. Rpta. (b)
Se mezclan dos líquidos A (D = 1g/ml) con B (D = 2g/ml), en proporción volumétrica es de 3 a 2. Hallar la densidad de la mezcla
a) 0,9 b) 1,2 c) 1,4 d) 3 e) 2 1 1 ? 1,4g/ml D1.V ?D2.V2 V ?V2
? 2?3 5 Resolución
Aplicando: Dm ?
Dm ? Rpta. (c)
cm mf 1600g ?mA DA ? 100cm 3. Se mezclan un líquido “A” con agua de tal manera que la densidad resulta 1,50 g/cm3 en un volumen de 1 litro. Se extrae 100 cm3 de “A” y se agrega la misma cantidad de agua, como resultado la densidad disminuye a 1,25 g/cm3. Hallar la densidad del líquido “A” en g/cm3 c) 3,5 a) 1,5 d) 4,5 b) 2,5 e) 1,2 Resolución
Mezcla: Liq. A + H2O Di = 1,50 g/cm3 Vi = 1l = 1000cm3 = 1000ml Mi = 1500g Luego: Vf = 1000cm3 – 100cm3A + 100cm3 H2O Df = 1,25 g/cm3 Mf = 1500g – mA + 100g = 1600g – mA Luego: Df ?
1, 25g 3 ? Vf 1000cm3
x1000cm3 ?1600g?mA 1250g = 1600g – mA Donde: VA = 1000cm3 350g 3 ? 3,50g/cm3 4. Rpta. (c) Hallar la densidad de H2O
1 g/ml a Lb/pie³
Rpta.: 62,3 5. El volumen de un recipiente es 35ml, si se llena de agua, tiene una masa de 265g; y si se llena con otro líquido “x” tiene una masa de 300g. Determine la densidad del líquido “x”.
Rpta.: 2 g/ml 6. A una mezcla de dos líquidos cuya densidad es 1,8g/ml se le agrega 600g de agua y la densidad de la mezcla resultante es de 1,2g/ml ¿Cuál es la masa de la mezcla inicial? Rpta.: 360g IV. 1. MATERIA Y ENERGIA La propiedad de la materia que determina el grado de resistencia al b) Cohesión d) Flexibilidad rayado es la: a) Tenacidad c) Repulsión
Resolución De acuerdo a la teoría es la dureza Ejem.: Diamante 2. Rpta. (e)
La alotropía lo presenta sólo el: a) Hidrógeno b) Sodio c) Oxígeno d) Nitrógeno e) Flúor
Resolución Por teoría en este caso lo presenta el oxigeno como: O2 (molecular) y O3 (ozono) Rpta. (c)
3. Determinar la energía en Joules que se libera al explotar un pequeño reactivo de uranio de 200 g. b) 1,8 x 1016 d) 1,8 x 1020 a) 9 x 1014 c) 9 x 1016 e) 9 x 1021
Resolución Aplicando Energía de Einstein: E = m.c2 E = 0,2 Kg x (3 x 108 m/s)2 E = 2 x 10-1 x 9 x 1016 Joules E = 18 x 1015 = 1,8×1016 Joules Rpta. (b) 4. ¿Cuál será la masa de los productos de la reacción, si 2g de uranio – 235 sufren una fisión nuclear y producen 1,5×1014 ergios de energía radiante, liberando energía térmica?
a) 0,99 g b) 9,9 g c) 1,99 g d) 19,9 g e) 1,6 g
Resolución Ec. de Einstein E = m.c2
Donde: m = 1,5x1014gxcm2 /s2 (3x1010cm/s)2 E c2 ? m = 1,67 x 10- 6 Luego la masa de los productos:
mp = 2g – 1,67 x 10- 6g = 1,99 g
Rpta. (c) 5. ¿Cuántas fases, componentes y 6.
7.
8. constituyentes existen en el sistema formado por una mezcla de oxigeno, hidrogeno, agua, hielo? Rpta. ……..
La masa de un cuerpo es de 10g. Calcular la masa del cuerpo luego de liberar 3,6 x 1014 Joules de energía. Rpta. 4 g
Cuáles corresponden a Fenómenos Químicos:
I) Combustión del papel II) La leche agria III) Oxidación del Hierro IV) Filtración del agua V) Sublimación del hielo seco Rpta. ………
Cuáles corresponden a Fenómenos Físicos: I) Mezcla de agua y alcohol 9. II) Disparo de un proyectil III) Oxidación del cobre IV) Licuación del propano V) Combustión del alcohol Rpta. ………
Un cuerpo de 420 g de masa es lanzado al espacio, en un determinado instante su velocidad es los ¾ de la velocidad de la luz. Hallar su masa en ese instante. Rpta. 240 7 10. Si 12g de una partícula se transforma completamente en energía se obtendrá: Rpta.10,8 .10 21 erg.
I.
1.1 BREVE RESEÑA:
Teoría de Leucipo y Demócrito (400 a.c.):
Desde la antigüedad el hombre se ha interesado en conocer la estructura íntima de la materia. Los filósofos griegos dijeron que “la materia era una concentración de pequeñas partículas o átomos tan pequeños que no podían Las doctrinas del atomismo se perpetuaron por medio del poema “DE RERUM NATURA”, escrito alrededor del año 500 a.c. por el poeta romano Tito Lucrecio Caro.
Tuvieron que pasar más de 2000 años para que otros estudiosos de la materia retomen las ideas de Leucipo y Demócrito rechazaron las concepciones 1.2
?
?
?
? erróneas de Aristóteles.
Teoría de John Dalton (1808)
La teoría de Dalton se basa en cuatro postulados fundamentales enunciados en un trabajo científico titulado “NEW SYSTEM OF CHEMICAL PHILOSOPHY”.
La materia está constituida por partículas pequeñas e indivisibles. Los átomos de un mismo elemento químico son de igual peso y de igual naturaleza. Los átomos de diferentes elementos químicos son de distintos pesos y de distinta naturaleza. Una reacción química es el reordenamiento de los átomos en las moléculas.
Posteriormente gracias a ciertos descubrimientos por los científicos como los Tubos de Descarga (Croockes), Rayos Catódicos (Plucker), Rayos Canales (Goldstein), efecto Fotoeléctrico (Hertz), Rayos X (Roentgen) etc. dividirse” (la palabra átomo deriva del griego A = SIN y TOMO = DIVISION).
Estos filósofos llegaron a esta conclusión partiendo de la premisa de que “nada se crea de la nada y nada se destruye sin dejar nada”.
Esta teoría fue atacada duramente por Aristóteles, otro gran filósofo, apoyaba la teoría de Empedocles, la cual sostenía que la materia estaba constituída por cuatro elementos fundamentales: Agua, Tierra, Aire y Fuego y que los distintos estados de la materia eran combinaciones de éstos cuatro estados fundamentales:
FUEGO SECO
AIRE
HUMEDAD AGUA CALOR
TIERRA
FRIO
1.3 Se dieron los modelos atómicos:
J.J. Thompson (1897) “Módelo del Budín de Pasas”
Basándose en los descubrimientos y experimentos anteriormente citados Thompson elaboró una teoría muy consistente ya que incluso nos presentó un modelo atómico.
“El Atomo es una esfera de electricidad positiva, en el cual sus electrones estaban incrustados como pasas en un pastel, cada elemento tenía en sus átomos, un átomo diferente de electrones que se encuentran siempre dispuestos de una manera especial y regular”. 1.5 Determinó la relación carga- masa
q/m = 1,76 x 108 c/g
y Millikan, realizó el experimento de gota de aceite y determinó la masa del electrón.
me = 9,11 x 10-28 g
y carga e ? q = -1,6 x 10-19C
ATOMO NEUTRO
? DE CARGAS (+) = ? DE CARGAS (-)
1.4 Ernest Rutherford (1911) “Modelo semejante al sistema solar”. Descubrió el núcleo del átomo utilizando rayos “?+” sobre una lámina de oro” Dió a conocer una imagen distinta del átomo: – Posee un núcleo o parte central muy pequeña – Además éste núcleo es muy pesado y denso. – El núcleo es carga positiva donde se origina la fuerza que desvía las partículas alfa.
ELECTRON ORBITA NUCLEO P+ Nº Nields Bohr (1913) “Modelo de los niveles energéticos estacionarios”
Aplicando los conceptos de la mecánica cuántica éste notable científico Danés, quiso determinar la distancia que existía del núcleo al electrón que giraba alrededor (para el átomo de hidrógeno monoeléctrico) y llegó a la conclusión de que esta distancia era constante lo cual lo llevó a definir los niveles estacionarios de energía, como zonas específicas de forma esférica en las que el electrón puede permanecer si ganar, ni perder energía, cuando un electrón se aleja del núcleo gana energía y cuando un electrón se acerca al núcleo pierde energía.
r GANA e
PIERDE e
? = ? ? = R . ? ? 2 ? 2 ? ? ? r = radio atómico n = nivel (e ) ra = radio de Bohr ra = 0,529 n2 A m = masa del electrón m = 9,11 x 10-28 g qe = carga del electrón qe = -1,6 x 10-19C Cuando un electrón se aleja del núcleo absorve la energía y se convierte en un energía fotónica. Para determinar la energía del fotón solo hace falta conocer la log. de onda (?) EFOTÓN ? h = constante de Planck h = 6,62 x 10-27 erg x s C = velocidad de la luz C = 3 x 105 km/s
El número de onda (?) 1
? 1 1 ? ?n1 n2 ?
R = constante de Ryderg R = 109677 cm-1
1.6 Arnold Sommerfield (1915) “Modelo de los niveles y orbitas elípticas y la teoría combinada”
El efecto Zeeman no pudo ser explicado por Bohr, pero si lo hizo Sommerfield, al indicar que existen sub niveles de energía de tal manera que las orbitas no solamente, serán circulares sino también elípticas. A ésta teoría combinadas se le denomina “Bohr- Sommerfield”. Monoelectrónicos Orbitas Elípticas 1.7 Modelo Atómico Actual En el año 1929 como una limitación fundamental de la naturaleza, el físico Alemán Werner Heisenberg, descubre el principio de la incertidumbre, por el cual la medición simultánea de la posición y del momento de la partícula microscópica, es imposible, pues se produce una perturbación incontrolable e imprevisible en el sistema.
En una difracción el producto de las incertidumbres consiste en dos factores:
?X = coordenada x ?PX = momento de la partícula PX = m . Vx h = constante de Planck
Este producto de la incertidumbre es el orden de la magnitud de la constante de Planck
?X . ?PX ? h
El físico austriaco Schrondiger, le permitió formular su famosa fórmula el año 1926 indicando el movimiento de la partícula en dirección x. GANA e-
h x c ? ?
X H Donde II. h = Constante de Planck ?X = Incertidumbre de posición ?P = Incertidumbre del momento.
ESTRUCTURA ATOMICA: A. Núcleo: Parte central y compacta del átomo, que presenta aproximadamente un diámetro de 10-12 cm y tiene aproximadamente 32 partículas fundamentales especialmente en el núcleo. Tenemos a los protones, neutrones, varios tipos de mesones, hiperones, tres grupos llamados Lambda, sigma, Xi y Quarcks. aproximadamente el Representa 99.9% Características de algunas partículas B. Corona o Envoltura Parte extranuclear del átomo, que presenta masa energética, órbitas circulares y órbitas elípticas. Además se encuentran los orbitales o Reempes (Región espacial de manifestación probalística electrónica)
Se encuentran las partículas negativas llamados electrones. Representa el 0,1% III. UNIDADES ATOMICAS: A Simbología: Z Z = Nº Atómico A = Nº de Masa
1) Z = Número Atómico: Indica la cantidad de Protones en el Núcleo y la cantidad de electrones. Z = # P+ Z = # e- 2) A = Número de Masa: Se expresa en U.M.A (Unidad de Masa Atómica) e indica: 3)
a) A= Z+n
A=P+n n = # de neutrones
Z=A-n P = # de protones
P=A-n e = # de electrones
n=A – Z
Conceptos Importantes:
Isótopos: Atomos iguales, que tienen igual protones o Nº Atómico
Ejem: 1 2 1 1H p=1 p=1 (Protio) (Deuterio)
K Ar 17Cl ?e ?17 16S ?e ?18 26Fe ?e ? 23 11Na ?e ?11 b) Isóbaros: Atomos diferentes que tienen igual Nº de Masa
40 40 18 19 A = 40 A = 40 c) Isótonos: Atomos diferentes que tienen igual Nº de Neutrones
Ejem: C 12 6 B 11 5 d) n=6 n=6
Isoelectrónicos: Iones diferentes que tienen igual Nº de Electrones. 3? Ejm:
13Al 8 O2? e = 10 e = 10 4) Atomo Neutro ? Tiene carga eléctrica cero (0) Donde:
P=e=z
Ejemplo:
?p ?11 23 0? ?n ?12 ? 5) ?p ?17 35 0? ?n ?18
Especie Isoelectrónica Son especies químicas que presentan carga eléctrica positiva y negativa:
X+ : Catión ? pierde e X- : Anión ? ganae Ejemplo: a) ? ?p ?16 2?? ?n ?16 32 b) ? ?p ? 26 3?? ?n ? 30 56 c) NH4+(7N, 1H) e = (7+4)-1= 10e d) 2 SO 4? (16S, 8O) e = (16+32)+2= 50e
X X X X n1 ? n2 ? n3 1.
2. PROBLEMAS RESUELTOS Y PROPUESTOS
El Modelo del Budín de pasas le corresponde a: a) Rutherford d) Bohr b) Dalton e) Sommerfield c) Thompson
Resolución Por teoría el Modelo del “Budín de Pasa” le corresponde a J.J. Thompson. Rpta. (c)
El electrón fue descubierto por: a) Golsdtein d) Thompson b) Croockes e) Millikan c) Rutherford
Resolución Por teoría, el electrón fue descubierto por Thompson utilizando los tubos de Croockes Rpta: (d) 3. El número de masa de un átomo excede en 1 al doble de su número atómico. Determine el número de electrones, si posee 48 neutrones y su carga es –2.
a) 46 b) 47 c)48 d) 49 e) 50
Resolución A 2? Z n = 48 Donde: A = n + Z ………………… (1) A = 2Z + 1 ………………. (2) Luego: Reemplazando (2) en (1): 2Z + 1 = 48 + Z Z = 47 e = 47+2 e = 49
Rpta (d) 4.
5. Cierto átomo tiene 40 neutrones y su número de masa es el triple de su número de protones. Determinar el número atómico.
a) 18 b) 20 c)25 d) 22 e) 16
Resolución n = 40 ……………………. (1) A = 3p ……………………. (2) Luego: (2) en (1):
A = P+ n
3p = p + 40 2p = 40 p = 40/2 = 20 Rpta. (b) Si la suma del número de masa de 3 isótopos es 39 y el promedio aritmético de su número de neutrones es 7, luego se puede afirman que los isótopos pertenecen al elemento.
a) 9F b) 21Sc c) 5B d) 6c e) 17Cl Resolución Isótopos: Igual protones A1 A2 A3 p p p n1 n2 n3 Luego A1 + A2 +A3 = 39……….(1) ? 7 3 n1 + n2 + n3 = 21……….(2)
Luego restamos (2) – (1) A1 + A2 + A3 = 39 – n1 + n2 + n3 = 21 P + p + p = 18 P = 6 ? 6C
Rpta. (d)
X Y ? Y ión , a la vez éste es isóbaro S C Y3-isóbaro 20Ca 6. En el núcleo de cierto átomo los neutrones y protones están en la relación de 4 a 3. Si su número de masa es 70. Determine los valores del protón y los neutrones respectivamente.
a) 20 y 50 b)10 y 60 c) 30 y 40 d) 15 y 55 e) 25 y 45
Resolución A P Xn A=P+n
Donde: n 4 k p 3k
p = protones n = neutrones
Luego reemplazamos: A=P+n 70 = 3k + 4k 70 = 7k
k = 10
Entonces: P = 3k = 3(10) = 30 n = 4k = 4(10) = 40
Rpta. (c) 7. Los números atómicos de dos isóbaros son 94 y 84. Si la suma de sus neutrones es 306. ¿Cuál es el número de masa del isóbaro? a) 200 c) 236 d) 256 b) 242
e) 228 Resolución A
Z2 ?84 n2
+ A
Z1 ? 94 n1
Luego sumamos:
Z1 + Z2 = 178 n1 + n2 = 306 A + A = 484 8. 2A = 484
A = 242
Rpta. 242
Un ión X2+ es isoelectrónico con el 3-
40 32 con el 20 y isótono con el 16 . Hallar el valor de la carga nuclear c) 29 b) 27 e) 24 de “X”.
a) 25 d) 23
Resolución
Aplicamos: iso e X2+
P = ?? 40
isótono S 32 16 Desarrollando: 40 Y3? Isóbaro Ca 40 20 Igual Nº de masa (A)
tiene 20 e , además .Determine 1,67.10 g ( ) del ión y . Luego: Y3? S 32 16 n = 16
de Neutrones (n) n = 16
Igual Nº finalmente: 3? 40 Y ISO e 2? X e = 27 n = 16 p = 24 e = 27 P = 29 ? Xº P = 29 Rpta. (c) 9. Indicar las proposiciones falsas (F) y verdaderas (V): I. Masa absoluta del protón: -24 II. Millikan: experimento de la gotita de aceite ( ) los III. Rutherford: rayos ß- utilizó ( ) IV. Heisenberg: Principio de la incertidumbre.
Rpta:……………. 10. Indicar la relación correcta: a) Leucipo: Discontinuidad de la materia. b) Dalton: Atomo, partícula indivisible e indestructible. c) Rutherford: Modelo del budín de pasas d) Bohr: Modelo de los niveles energéticos estacionarios. e) Sommerfield: Orbitas Elípticas Rpta: …………….. 11. Un ión X 2+ – el ión y2- es isoelectrónico con el ión X 1+ el número de e – 2+ Rpta: …………….. 12. Dos elementos "X" e "Y" tienen igual número de neutrones, siendo la suma de sus números atómicos 54 y la diferencia de sus números de masa es 2. Hallar el número atómico del átomo "X".
Rpta: ………….
?,42He,? Alfa + ?,?01e,? Beta – ?,? Gama 0 ? ?+ (-) (+) ? ? ?? 2He ? = QUÍMICA NUCLEAR DEFINICIÓN: En los núcleos atómicos ocurren reacciones que son estudiadas por la Química Nuclear. Durante éstas reacciones, el átomo libera gran cantidad de energía, como energía atómica.
I. RADIACTIVIDAD
Es el cambio espontánea o artificial (Provocado – Inducido) en la composición nuclear de un núclido inestable con emisión de partículas nucleares y energía nuclear. I.A RADIACTIVIDAD NATURAL Es la descomposición espontánea a.1 –
–
– –
a.2 –
–
– Son desviados por los campos electromagnéticos.
RADIACIONES BETA (?) Son de naturaleza corpuscular de carga negativa. Son flujo de electrones ?? ?01e Alcanzan una velocidad promedio de 250 000 Km/s. RADIACION PARTICULA NOTACION 4 2 0 ?1 0 0
a. PODER DE PENETRACION DE LAS RADIACIONES El poder de penetración varía con el tipo de radiación, los materiales con mayor densidad, como el plomo son más resistentes como protección contra la radiación.
Alfa Beta Gamma
Papel Aluminio Plomo
RADIACIONES ALFA (?) Son de naturaleza corpuscular de carga positiva. Constituído, por núcleos de Helio, doblemente ionizado. 4
Viajan a una velocidad promedio de 20 000 km/s. (+) de núcleos atómicos inestables con desprendimiento de radiaciones de alta energía. Las radiaciones emitidas son de 3 tipos: Alfa, Beta y Gamma DIAGRAMA Catodo Anodo
?- (-) (+) (-) (+) (-) (+) (-)
Sustancia Radiactiva ?+ = Rayos Alfa ?- = Rayos Beta ?0 = Rayos Gamma
x?AZx?00? C?146C?00? x ?a y? ? x? y? ? Be?42??126C?0 1n N?42??170O?11H K?0 1n?17Cl?42? x?Z? A1y??01? C? N? ? ? ? ? ?? U?222Rn?m 42? ?n –
a.3 – –
–
– Son desviados por los campos electromagnéticos.
RADIACIONES GAMMA (?) Son REM No son corpúsculos materiales ni tienen carga (eléctricamente neutros) son pura energía. En el vació viajan a la velocidad de la luz; 300 000 Km/s. No son desviados por los campos electromagnéticos.
Orden de Penetración ? > ? > ? b.
b.1 PRINCIPALES FORMAS DE DESINTEGRACION NUCLEAR Durante cualquier emisión de radiaciones nucleares tiene lugar una transmutación, es decir, un elemento se transforma en otro de diferente número de masa y número atómico. Toda ecuación nuclear debe estar balanceada. La suma de los números de masas (Los superíndices) de cada lado de la ecuación deben ser iguales. La suma de los números atómicos o cargas nucleares (Los subíndices) de cada lado de la ecuación deben ser iguales.
DESINTEGRACION ALFA (?) A A?4 4 Z Z?2 2 Ejemplo 238 92 U?23490Th?42? b.2. DESINTEGRACION BETA (?) A Z
Ejemplo 14 14 0 6 7 ?1 b.3
I.B DESINTEGRACION GAMMA (?)
A Z 14 Ejemplo: 6
RADIACTIVIDAD TRANSMUTACION ARTIFICIAL Es el proceso de transformación de núcleos estables al bombardearlos con partículas o al ser expuesto a una radiación con suficiente energía. A A 0 Z Z?1 1 En donde: x : Núcleo estable ó blanco. a : Partícula proyectil o incidente y : Núcleo final ? : Partícula producida
Notación de otras Partículas
Ejemplo: 9 4 14 7 36 39 19 1. Cuántas partículas alfa y beta emitirá la siguiente relación nuclear. 238 0 92 86 ?1 Solución – Balance de Número de masa: 238 = 222 + 4m + On m=4 – Balance de carga nuclear: 92 = 86 + 2m -n n=2
n?235U?236U?90Sn?143Xe?0 1n H?1 3 H?42He?0 1n Li ?10 n?42He?31H . ? = h. E=h 1.
2. Rpta. 4 partículas Alfa 2 partículas Beta
FISION NUCLEAR Proceso que consiste en la fragmentación de un núcleo pesado en núcleos ligeros con desprendimiento de gran cantidad de energía. 1 0 92 92 38 54
FUSION NUCLEAR Proceso que consiste en la unión de dos o más núcleos pequeños para formar un núcleo más grande en donde la masa que se pierde durante el proceso de fusión se libera en forma de energía. Ejemplo. II. 1. Característica Longitud de Onda (? = Lambda) Nos indica la distancia entre dos crestas consecutivas de una onda. Unidades: º nm, A , m, cm. 1nm = 10-9m 2.
3.
4. Frecuencia (?) Es el número de longitudes de onda que pasan por un punto en la unida de tiempo. Unidades: HZ : HERTZ=S-1=1 ciclo/s
Velocidad de un onda (C) La velocidad de una onda electromagnética es numéricamente igual a la velocidad de la luz. C = 3.1010 cm/s
Relación entre ?,?.C ?,?.C ? =
? = C ?
C v 5. ENERGIA DE UNA RADIACION ELECTROMAGNETICA HIPOTESIS DE MAX PLANCK La energía es emitida en pequeños paquetes o cuantos en forma descontinúa. C ? E : Energía : J. Erg ? : Frecuencia Hz h : Cte. de Plack = 6.62 x 10-27 Erg. S = 6.62 x 10-34 J.S
ESPECTRO ELECTROMAGNETICO Es el conjunto de radiaciones electromagnética que se diferencian entre sí en su longitud de onda y frecuencia. Donde : 1 nm = 10-9m ? . . . 2 1
6 3
RADIACION ELECTROMAGNETICAS
Son formas de energía que se trasmiten siguiendo un movimiento ondulatorio.
Crestas ? Nodos Valles
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