5. ¿Cuál de los gases no es venenoso ni tóxico? c) NH3 a) Cl2 d) N2 b) O3 e) CO 6. La alternativa que corresponde a la fuente emisora y el contaminante es:
a) Centrales térmicas: CH4 b) Erupción de volcanes: NO2 c) Abonos Inorgánicos: SO2 d) Proceso metalúrgico: NH3 e) Tostación de minerales: SO2 7. Establecer la correspondencia: 8.
9.
I. a) Freones () Efecto invernadero b) Ozono () Alteración en la estructura de la hemoglobina c) CO2 () Destruye la capa de ozono d) CO () Oxidante fuerte en la baja atmósfera.
La contaminación de ______ son perjudiciales para el hombre, animales y plantas.
a) Atmósfera, mar, bosque b) Suelo, agua, atmósfera c) Río, lagos, ciudad d) Campo, ciudad, atmósfera e) Desierto, bosque, ciudad
La contaminación de ______ son perjudiciales para el hombre, animales y plantas.
a) Atmósfera, mar, bosque b) Suelo, agua, atmósfera c) Río, lagos, ciudad d) Campo, ciudad, atmósfera e) Desierto, bosque, ciudad
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES DENSIDAD – TEMPERATURA MATERIA ENERGIA
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
1.1 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
ºF?32 K ?273 R ?492 DABS ? ? , , , , m3 ml ? pie v cm L O
S U B M U L T I. hecto deca
deci centi mili micro nano pico femto atto h da
d c m µ n p f a 102 10
10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 1 00 10
0,1 0,01 0,001 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 001 000 000 000 000 001 000 001 000 000 001 000 000 000 001 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. º C 5 a.
b. FORMULA GENERAL: Tº de calor
? ? ? 9 5 9
VARIACION DE TEMPERATURA: c. 1 ?ºC <> 1,8 ?ºF <> 1?K <> 1,8 ?R ESCALA TERMOMÉTRICA: -273 -460 0 0 Cero Absoluto E. Relativas E. Absolutas III. DENSIDAD: 1. Relación de la masa y el volumen de los cuerpos. Es una magnitud derivada. Densidad Absoluta (DABS):
m g g kg Lb kg 3 3 2. a. Densidad Relativa (DR) Sólidos y Líquidos DS DH2O ? 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 1 3.
IV. Mezclas
M1 ?M2 ?…?Mn Dm ? V ?V2 ?….?Vn
Para volúmenes iguales:
D1 ?D2 ?…?Dn Dm ? n
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. 5.Inercia 6.Indestructibilidad 7.Impenetrabilidad 8.Extensión 5.Gravedad B. 6.Divisibilidad
Propiedades Particulares o III. 1. Intensivas: No dependen de la masa 11. Elasticidad 12. Porosidad 13. Maleabilidad (Láminas) 14. Ductibilidad (Hilos) 15. Flexibilidad 16. Dureza 17. Conductibilidad 18. Viscosidad 19. Tenacidad 20. Comprensibilidad y Expansibilidad
ESTADOS DE LA MATERIA SOLIDO: FUERZA COHESION
FORMA VOLUMEN MASA >
: : : FUERZA REPULSION
DEFINIDA INVARIABLE INVARIABLE 2. LIQUIDO: FUERZA COHESION FORMA VOLUMEN MASA = : : : FUERZA REPULSION NO DEFINIDA INVARIABLE INVARIABLE 3. GASEOSA: FUERZA REPULSION
FORMA VOLUMEN MASA >
: : : FUERZA COHESION
NO DEFINIDA INVARIABLE INVARIABLE 4. PLASMATICO Sistema que se halla a elevadas temperaturas (2.104K), constituidos por Iones y Partículas subatómicas. El Sol, Estrellas, Núcleos de la Tierra.
1?? f ? 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. Ej.: Sublimación: Hielo seco (CO2) Naftalina, Etc. * 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) 2da. Ecuación 2 m0 ?V ? ? c ? mf ? m0 mf vf c = masa en reposo = masa en movimiento = velocidad final = velocidad de la luz MEZCLAS Y COMBINACIONES A. MEZCLAS: Son aquellas cuyos componentes se encuentran en cualquier proporción no sufren cambios en sus propiedades, no hay reacción química y pueden separarse por DE MAR, LATON, métodos físicos
Ejm. AGUA 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 IV. CAMBIO DE FASES
SOLIDO LIQUIDO GASEOSO FUSION
SOLIDIFICACION
kg x ? R 27m3???cm R2 27m3???cm 27.109cm9 R= d) 36×10 e) 3600 10?6s 60 Bb x a ? x = 36 x 10 us PROBLEMAS RESUELTOS Y PROPUESTOS I. 1. a PROBLEMAS S. I.: ¿Cuántas no corresponden unidades de base del S.I.? VI. Aceleración VII. Tiempo VIII. IX. X. Intensidad de Corriente Volumen 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) 2. Rpta. (b) ¿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 ? equivalencias de Resolución Según la teoría de unidades es incorrecta:
1 m3 = 106 ? ? Debe ser 1m3 = 103
Rpta: (a) 3. ¿Cuántos µs hay en 1 hora? a) 36×105 b) 36×106 c) 36×108 4 conversiones y Haciendo simplificando: 3600 s 1us 1Hx x 1H Luego: 3600 x 106 us
8
Rpta. (c) 4. g x ml min a Convertir: E = 18 H b) 3 x 106 d) 3 x 108 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 Rpta. (e) 5. Calcular el valor “R” en cm3 de la siguiente expresión:
? 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 3 R = 3.103 . cm3 Rpta. (C) 6. Expresar su equivalencia: mg g min s Rpta. 4.2 x 10-2
? ? 999Gm 4x = 160 ? x = 38 ºF?32 ? ? x 9??32 ?ºF 7. Indicar el valor de “x” para que cumpla la siguiente igualdad
x x pm nm 8. Rpta. 1m²
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 c) 104,4ºC d) 100,4ºC e) 98,4ºC Resolución ? ? ?38 ? 5 Aplicando: º F?32 º C ? 5 9
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 ? = 40ºC 9x = 13x – 160 160 4 Rpta.: (b) 3. 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? c) –17ºx a) –20ºx b) –34ºx d) –40ºx e) –74ºx
Resolución Aplicando: Thales ºx ºC 100?(?20) 0?(?20) ? Donde: 110?x ?10?x 6 1 ? 6 110?x ?10?x ? ? 110?x ?10?x 4. 110 – x = -60 – 6x ? x = -34ºx Rpta. (b)
Un pollo se llega a hornear a la temperatura de 523k ¿Cuánto indicará en un termómetro en grados celsius? 5. Rpta.: 250°C
Si el agua congela a –10°A, hierve a 80°A ¿A cuántos grados celsius equivale 120°A?
Rpta: 144,4°C 6. 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
?F °C = Rpta.: 480 R cm mf 1600g ?mA DA ? 100cm 1×3?2×2 7 Rpta.: 71°C y 35,5°C 7.
8. 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 III. del H2O a 140ºX. Determinar el valor del cero absoluto en ésta escala arbitraria
Rpta.: -420
DENSIDAD 1. ¿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 Rpta. (b) 2. 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) 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 ? 3,50g/cm3 Donde: VA = 1000cm3 350g 3
Rpta. (c) 4.
5. Hallar la densidad de H2O
1 g/ml a Lb/pie³
Rpta.: 62,3
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
Rpta.10,8 .10 erg. 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 rayado es la: a) Tenacidad c) Repulsión b) Cohesión d) Flexibilidad Resolución De acuerdo a la teoría es la dureza Ejem.: Diamante Rpta. (e) 2. 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. a) 9 x 1014 b) 1,8 x 1016 c) 9 x 1016 d) 1,8 x 1020 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 4. Rpta. (b)
¿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? b) 9,9 g d) 19,9 g a) 0,99 g c) 1,99 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 5. Rpta. (c)
¿Cuántas fases, componentes y constituyentes existen en el sistema formado por una mezcla de oxigeno, hidrogeno, agua, hielo? Rpta. …….. 6. 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 7. Cuáles corresponden a Fenómenos Químicos:
I) Combustión del papel II) La leche agria 8. III) Oxidación del Hierro IV) Filtración del agua V) Sublimación del hielo seco Rpta. ………
Cuáles corresponden a Fenómenos Físicos: 9. I) Mezcla de agua y alcohol 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: 21
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) 11. 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 ( ) V. Heisenberg: Principio de la incertidumbre.
Rpta:……………. 12. 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
K= = . . Fe = y Fc = . + orbita ?e2 ESPECTRO VISIBLE Los diferentes colores obtenidos como consecuencia de la dispersión de la luz blanca, constituyen el espectro visible. sus enunciados en la teoría cuántica de Planck y en los espectros Atómicos; explicando acertadamente los defectos del modelo de Rutherford. Bohr, realizó estudios basados en el “espectro del Hidrógeno” y concluyó con los siguientes postulados: 1er. Postulado “En el dominio atómico se puede admitir que un electrón se mueve en una orbita sin emitir energía” Deducción: Donde Fe = Fuerza electrostática Fc = Fuerza centrífuga De la figura: Fe = Fc Sustituyendo los valores:
( q )( q ) me.V2 r2 r Pero: q = e y K=1 Luego: e2 r 2 = me.v2 r Finalmente: me. V2 = e r 2do. Postulado “La energía liberada al saltar un electrón de una orbita activada a otra inferior de menor activación es igual a la diferencia de energía entre el estado activado y primitivo” Fig. 3 Excitación del átomo de hidrógeno E2 – E1 = h. ? Donde:
E2= Energía del electrón en la orbita exterior. E1= Energía del electrón en la orbita interior. h= Constante de Planck ? = Frecuencia
Luego la energía total
Et = 2r Donde: Et = energía total del electrón e = carga del electrón Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Indigo Violeta
Fig. 1 La luz blanca se descompone en siete colores de luz.
III. ATOMO DE NIELS BOHR
Bohr, discípulo de Rutherford, fundamento PRISMA Luz Blanca K ( q )( q ) me.V2 r2 r
Donde: me = masa del electrón V= Velocidad del electrón Fe Fc r= Radio de la r q= Carga del electrón
Fig. 2 Interacción electrostática entre el protón y el electrón. + +E
-E
? R? 2 ? 2 ? ?ni nf ? ? ? pero: ?? R? 2 ? 2? n .h 4?2me2 U ? 2(0,529n A) Th b) Np Th U?AZX?42? ? X Th r = radio de la orbita 3er. Postulado “Solamente son posibles aquellas orbitas en los cuales se cumple que el producto del impulso del electrón por la longitud de su orbita que describe es un múltiplo entero de h”.
m . v . 2? . r = n . h
Donde: m x V = impulso del electrón 2?r = longitud de la orbita. n= número entero (n = 1,2,3,…) h = constante de Planck.
De donde: 2 2 r = sustituyendo los valores h, m y e; se tiene: r = 0,529n2 º A Donde: r = radio de la orbita n = nivel de energía
Si en la ecuación: ?e2 Et = 2r Se sustituye los valores de e y r: t = ?9,1×10?19coul º 2 Luego:
Et = – Erg 2,.18×10 n2 ?11 Et = – ev 13,6 n 2 Et = – 313,6 Kcal/mol n2 IV. NUMERO DE ONDA Luego: 1 ? 1 1 ? ? 1 ?
? 1 1 ? ?ni nf ?
?= número de onda (? = 1/ ?) R = Constante de RYDBERG R = 109678 cm-1 ? 1,1x 105cm-1 ni = Orbita interior nf = Orbita exterior
PROBLEMAS RESUELTOS Y PROPUESTOS I.
1. RADIACTIVIDAD:
¿Cuál de los siguientes nuclídos se producirá por emisión de una partícula ALFA (?) del nuclido de 238 92 a) 234 90 d) U 234 92 e) 242 90 c) Pu 234 94 242 93
Resolución: Aplicando: 238 92 Donde: A = 238 – 4 = 234 234 90 234 90 Z = 92 –2 = 90 ? El nuclidoes: Rpta. (a)
Au bX + ? ? U ? a) 92U Th ?+ ? ? + X Pu 😯 0n? 1H + 1H? 2He + 0n ??168O + 21H 7N + 92U +42? ? Te 13Al+ 0n? 12Mg+ 1H 2. X a Un isótopo b es bombardeado con partículas “?” originándose La reacción: a 197 79 +n ¿Cuáles es el valor de a+b? c) 269 a) 197 d) 271 b) 250 b) 281 Resolución:
Aplicando el balance en la Rx: X 4 + 2 ?? 197 79 Au + 1 0 n a b
Donde: a = 198 – 4 = 194 b = 79 – 2 = 77 Luego: a + b = 194 + 77 = 271
Rpta.: (d) 3. De las siguientes reacciones nucleares la reacción de Fisión nuclear es: a. 16 + 1 13 6C + 4 2He b.
c. 2 3 4 1
14 4 2 d. 235 ? 234 90 Th e. 27 1 24 1 Rpta. ………………………. 4. ¿Cuál de los siguientes nuclidos se producirá por emisión de una partícula “?” del nuclido de 235 uranio: 92 236 b) Np 235 93 Pa 235 c) 91 d) Pu 239 94 e) 231 90 5. Rpta. ……………………….
¿Cuántas partículas Alfa (?) y Beta (?) emitirá la siguiente reacción nuclear?
239 231 94 93 c)1;4 a) 1;2 d) 2;4 b) 2;3 e) 1;5 6. Rpta. ……………………….
Los rayos emitidos por una fuente radiactiva pueden desviarse por un campo eléctrico ¿Cuál de las siguientes proposiciones son verdaderas (V)? IV) Los rayos “?” se desvían hacia la placa negativa V)
VI) Los rayos “?” se desvían hacia la placa positiva Los rayos “?” no se desvían
Rpta. ………………………. 7. El isótopo Teluro 130 52 ? al ser bombardeado con partículas alfa (?) origina un nuevo elemento y libera dos neutrones por cada átomo de Teluro ¿Cuántos neutrones tiene el nuevo elemento transmutado?
a) 54 b) 64 c) 72 d) 82 e) 92
Rpta. ……………………….
-8 ? = magnéticas deducimos: f=h .c. que la II. RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS 1.
*
*
*
* Indique la afirmación verdadera (V) y Falso (F) en: El color violeta tiene una longitud de onda mayor que el color amarillo ( ). El color rojo tiene mayor frecuencia que la del color verde ( ). Las ondas de T.V. tienen mayor frecuencia que el del radar ( ). Los rayos “X” tienen menor longitud de onda que el de los rayos ? ( ). a) VVVV d) FFFF Resolución: Por teoría de b) VFFF e) FFVV
radiaciones c) VVVF
electro- 1 ? longitud de onda (?) * La longitud de onda: Color violeta < color amarillo ? es falso (F) *
*
*
2. La frecuencia: El color rojo < color verde ? es falso (F)
La Longitud de onda: Las ondas de T.V. < Radar ? es falso (F) La longitud de onda: Rayos x > rayos ? ? es falso (F) Rpta. (d)
Calcular la frecuencia de una radiación electromagnética cuya º longitud de onda es 1000 A .
a) 1,5 x 104 ciclos/s b) 3 x 103 ciclos/s c) 1,5 x 105 ciclos/s d) 3 x 105 ciclos/s e) 3 x 108 ciclos/s Resolución Se sabe que: ?? c ? c = 3 x 1010cm/s º Donde ? = 1000 A º y 1 A = 10 cm
Luego: 3x1010cm/s 1000×10?8cm
? = 3×105 ciclos/s
Rpta.: (d) 3. Calcular la energía de un fotón cuya longitud de onda es de º 4000A (en Joules)
Rpta. ………………………. 4. Una emisora radial emite una señal de 5 Kilohertz. Calcular el valor de su longitud de onda en Nanómetros (nm)
Rpta. ………………………. 6. De acuerdo al gráfico que se muestra. Hallar la energía en Joules de 1 mol de fotones
h = 6,62×10-34J x S
40 nm
Rpta. ……………………….
= 1,1 x 105 cm-1 ? ?2 ? 2 ? 2 r = 0,529 (4)2A a) 1,2 x 10 cm Se sabe que: ? = R? ? ? ni ? 2 ? ?……(1) III. ATOMO DE BOHR Y Nº DE ONDA 1. ¿Cuánto mide el radio de la orbita en el átomo de Bohr para n = 4? º b) 12,214 A º d) 8,942 A º a) 8,464 A º c) 5,464 A º e) 6,464 A Resolución º Se sabe que r = 0,529n A ……….(1) Donde n = 4 ? (nivel) Luego en (1):
º
º r = 8,464 A
Rpta. (a) 2. Si un electrón salta del quinto nivel en el átomo de hidrógeno. Calcular el Nº de onda (?). R = 1,1 x 105 cm-1 1 ? nf ? 5 -1 b) 3,2 x 105 cm-1 c) 2,3 x 105 cm-1 d) 4,2 x 105 cm-1 e) 2,8 x 105 cm-1
Resolución: ? 1 2 Donde: ni = 2 nf = 5 y R = 1,1 x 105 cm-1 reemplazando en (1): ? 1 ? 5 ? ? 1 2 ? = 2,3 x 105 cm-1
Rpta. (c) 3. El radio de la órbita de Bohr en el átomo de hidrógeno para n = 2 º es: (en A ) 4.
5. Rpta. ……………………….
¿A que nivel de energía en el átomo de hidrógeno corresponde la energía de –1.51ev?
Rpta. ……………………….
Hallar la longitud de onda de en nanómetros de un fotón que es emitido por un electrón que cae el 3er nivel al 1er nivel de energía en el átomo de hidrógeno.
Rpta. ………………………. 6.
7. Calcular el número de ondas para el átomo de hidrógeno cuyo electrón salta del 4to nivel al 2do nivel de energía. (RH = 1.1 x 105cm-1)
Rpta. ……………………….
¿Qué cantidad de energía se requiere para pasar un electrón del nivel n = 1 al nivel n = 2 en el átomo de hidrógeno? (expresado en Kcal)
Rpta. ……………………….
?2? 8?2m ?2? I. NUMEROS CUANTICOS
Como consecuencia del principio de dualidad de la materia y el principio de incertidumbre, Erwin SCHRODINGER (1927) propuso una ecuación de onda para describir el comportamiento del electrón, posteriormente un año después la especulación de Bruglie de que los electrones eran partículas ondulatorias, fue comprobado por C.J. Dansson y L.H. Germer. La ecuación de SCHRODINGER, que indica el movimiento del electrón en tres dimensiones del espacio: ? ? ? ?E?V?? ?0 ?z2 h2 ?2? ?y2 ?2? ?x2 Donde:
m = masa del electrón h = constante de Planck E = energía total V = energía potencial ? = función de onda = Segunda derivada parcial ?x2 de ? con respecto al eje x.
Al desarrollar la ecuación, aparecen como consecuencia tres números cuánticos n, ?, m. El cuarto número es consecuencia de una necesidad para estudiar el espectro molecular de sustancias: S a. Número cuántico principal (n): nivel Indica el nivel electrónico, asume valores enteros positivos, no incluyendo al cero.
El número cuántico principal nos indica el tamaño de la órbita.
n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,…. etc.
Niveles : K, L, M, N, O, P, Q.
Nº Máximo de electrones = 2n²
n = nivel (1,2,3,4) max e = 32e
Nº Max e = 2 3 18 32 50 – 72 – 98 ….. etc ? ? ? 32 18 8 b) Número cuántico secundario (?): Subnivel
Llamado también numero cuántico angular o azimutal.
Indica la forma y el volumen del orbital, y depende del número cuántico principal.
? = 0,1,2,3, …., (n-1) Nivel (n) Subnivel (?) N=1 ? ? =0
N=2 N=3 N=4 ? ? ? ? = 0,1 ? = 0,1,2 ? = 0,1,2,3 La representación s, p, d, f: s p d f ? ? ? ? Sharp principal difuse fundamental Nº max e = 2 (2? + 1)
Orbital: región energética que presenta como máximo 2e
?? Orbital apareado (lleno) desapareado ? Orbital (semilleno)
Orbital vacío * Orbital o Reempe R = región E = espacial E = energético de M = manifestación P = probalística E = electrónica Forma del Orbital “S”:
Forma esférica: z y z ? =0 Forma del orbital “p”: Forma de ocho (lobular) Z z z Y y x x x y py pz px
? =1 ? =2
x Forma del orbital “d”: Forma de trébol
x
y y dxy z dxz z dxz z y x x y dx² – y² dz
c. Número cuántico magnético (m): Determina la orientación en el espacio de cada orbital. Los valores numéricos que adquieren dependen del número cuántico angular “?”, éstos son: M = -?, …, 0, …, + ?
Ejm: ? =0 ? m=0 ? = 1? m = -1, 0, + 1 ? = 2? m = -2, -1, 0, + 1, +2 ? = 3? m = -3, -2, -1, 0, + 1, +2, +3
De acuerdo a los valores que toma “m” se tiene la siguiente fórmula: Nº valores de m = 2 ? + 1
Ejm: ? = 0 ? m = 2(0) + 1 = 3 ? = 1 ? m = 2(2) + 1 = 5 ? = 2 ? m = 2(3) + 1 = 7
Obs.: Por convencionismo, se toma como valor respetando el orden de los valores
Ejm: d. Donde: m = -2 ? dxy m = +1 ? dx² – y²
Número cuántico spín (s) Aparte del efecto magnético producido por el movimiento angular del electrón, este tiene una propiedad magnética intrínseca. Es decir el electrón al girar alrededor de su propio eje se comporta como si fuera un imán, es decir tiene spín.
Los únicos valores probables que toma son (+ ½) cuando rota en ½) sentido antihorario y (- cuando rota en sentido horario
N S e e S Rotación Rotación Antihorario N
Horaria S=+½ S =- II.
III. ½
PRINCIPIO DE PAULING Indica que ningún par de electrones de cualquier átomo puede tener los cuatro números cuánticos iguales.
Ejm:
CONFIGURACION ELECTRONICA Es la distribución de los electrones en base a su energía. Se utiliza para la distribución electrónica por subniveles en orden creciente de energía. Niveles: K, L, M, N, O, P, Q Subniveles: s, p, d, f Representación: n?x n = nivel (en números) ? = sub nivel (en letras) x = Nº de electrones en ?
ER = n + ? – –
Na: 1s² 2s² sp 3s P P P P a. ER = energía relativa n = nivel del orbital ? = subnivel del orbital Son las reglas de Hund, los que nos permiten distribuir los electrones de acuerdo a la energía de los orbitales, se le conoce como “Principio de Máximo Multiplicidad”.
Regla de Hund: Los electrones deben ocupar todos los orbitales de un subnivel dado en forma individual antes de que se inicie el apareamiento. Estos electrones desapareados suelen tener giros paralelos.
Ejm: 5p4 ??? ?? (falso) 5px 5py 5pz
5p4 ??? ? ? (verdadero) 5px 5py 5pz Ejm: Hallar la energía relativa (ER) 5p4: ER = 5 + 1 = 6 *
ER Orden creciente en sus ER: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d ? ? ? ? ? ? ? ?- ? – ? – ?- ?- ?- ?
…. etc Ejm: Para n = 4 ? = 0,1,2,3 4s ? ER = 4 + 0 = 4 4p ? ER = 4 + 1 = 5 4d ? ER = 4 + 2 = 6 4d ? ER = 4 + 3 = 7 b. La Regla del Serrucho 1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q S² S² S² S² S² S² S² P 6 6 P 6 6 6 6 d10 d10 d10 d10 f14 f14
2 8 18 32 32 18 8 Ejm: 6 1 11 k2 L8 M1
Observación: Existe un grupo de elementos que no cumplen con la distribución y se le aplica el BY- PASS (Antiserrucho).
d4 y d9 y se cambian a d5 y d10 Ejm:
c. Cr: 1s2 2s2 2p6 3s² 3p6 4s2 3d4 24 1s2 2s2 2p6 3s² 3p6 4s1 3d5
Cu: 1s2 2s2 2p6 3s² 3p6 4s2 3d9 29 1s2 2s2 2p6 3s² 3p6 4s1 3d10
Nemotecnia: Si So Pa
Se da pensión So Pa
se da pensión se fue de paseo Se fue de paseo
1s …….. 2p …….. 3d …….. d. simplificada 4f ……..
Configuración (Lewis) GASES NOBLES 2He-10Ne- 18Ar-36Kr- 54Xe – 86Rn Ejm: Be: 1s2 2s2 4 ?He? 2s2
Ca: 1s 2s sp 3s 3p 4s B Isoelectrónico A 2 20 2 2 6 2 6
?Ar?4s2 7 N: 1s2 2s2 2px1 2p1y 2p1z
Kernel 5e de valencia s ?? pz ? N ? px ? py
PROBLEMAS RESUELTOS Y PROPUESTOS 1. Un átomo “A” presenta 4 orbitales “p” apareados, el ión B2+ es isoelectrónico con el ión A1-. Determine los números cuánticos que corresponden al último electrón del átomo “B”
a) 3, 2, -3, + ½ b) 4, 0, 0, + ½ c) 3, 2, -1, + ½ d) 2, 1, -1, – ½ e) 4, 1, -1, – ½ Resolución A ? 4 orbitales apareados p = 16 e = 16 1s²2s²2p63s23p4 Luego:
2+ 1- p = 19 p = 16 e = 17 e = 17 Donde: Bº : ?Ar? 4s1 18 p = 19
e = 19 n =4, ? = 0, m = 0, s = + ½ 2. Rpta. (b) ¿Cuántos electrones presenta en el nivel “M”, el elemento zinc (Z=30)? c) 18 d) 32 e) 10 a) 2 b) 8
Resolución Sea: Znº
P = 30 e = 30
Conf. e : 1s²2s²2p63s23p64s²3d10
Niveles: K2L8M18N2 3. “M” ? tiene 18e
Rpta. (c)
¿Cuál es el máximo número atómico de un átomo que presenta 5 orbitales “d” apareados? b)43 c) 33 d) 47 e) a) 28 49
Resolución: Para un átomo “X” que presenta 5 orbitales “d” apareados: d10 = __ __ __ __ __ d5 = __ __ __ __ __ Conf.e : 1s²2s²2p63s²3p64s²3d104p65s²4d5 ? Zmáx = 43 e t = 43
Rpta. (b)
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