siatemas materiales,.estructura atomica

8/14/2019 Siatemas materiales,.Estructura atomica

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QumicaQumica

Gua de estudio 1

del Bloque 4

Educacin Adultos 2000


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Qumica - Qumica - Qumica - Qumica - Qumica - Qumica - Qumica - Qumica - Qumica -

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Secretara de EducacinSubsecretara de EducacinProyecto Educacin Adultos 2000

Coordinador pedaggico:Lic. Roberto Marengo

Equipo tcnico-pedaggico:

Lic. Ayeln AttasLic. Valeria Cohen,

Lic. Daniel Lpez

Lic. Norma Merino

Lic. Noem Scaletzky

Lic. Alicia Zamudio

EQUIPO DE EDICIN:Coordinadora de produccin de materiales:Lic. Norma Merino

Procesamiento didctico:Lic. Sandra Muler

Especialistas consultados:

Lic. Mirta Kauderer

Lic. Paula Briuolo

Colaboracin en la edicin:

Lic. Sandra Muler (pedaggica)Dra. Fabiana Leonardo (legal)

Diseo grfico:

Alejandro Ccharo

Diagramacin:

Marcela Castiglione

QUMICA BLOQUE 4Copyright - Secretara de Educacin del Gobierno de la Ciudad Autnoma de Buenos AiresSubsecretara de Educacin - Gobierno de la Ciudad Autnoma de Buenos AiresProyecto Educacin ADULTOS 2000Av. Daz Velez 4265 - Tel./Fax: 4981-0219(C1200AAJ) - Ciudad Autnoma de Buenos Aires

Buenos Aires, Julio de 2002Queda hecho el depsito que establece la ley 11.723ISBN 987-549-040-7

Ilustracin de portada: Atanor, horno de alquimistas, segn grabado antiguo.


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Introduccin 5

Sobre la organizacin de las Guas de Estudio 5

Sobre la bibliografa sugerida 6

Sobre otro recurso recomendado 7

Unidad 1: Sistemas Materiales 9

Unidad 2: Teora Atmico-molecular 25

Unidad 3: Estructura Atmica 37

ndiceQumicaQumicaQumicaQumica


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En la gua que le presentamos a continuacin vamos a iniciar el

abordaje de contenidos vinculados con la materia y sus

transformaciones.

Sobre la organizacin de las guas de estudio

El Bloque 4 de Qumica contiene 7 unidades con los temas del

Programa de la asignatura.

Para facilitar su estudio, Ud. recibir 2 guas orientadoras.

La Gua 1 presenta las unidades 1, 2 y 3. La Gua 2 corresponde a lasunidades 4, 5, 6 y 7.

Se trata de una propuesta diseada especialmente para este Programa.

Es por ello que el nivel de profundizacin que se le requerir para

cada tema ser diferente, en funcin de nuestros objetivos.

Al comenzar cada unidad incluiremos los contenidos de la misma y

los objetivos que esperamos que alcance.

Luego, Ud. podr reconocer dos secciones fijas:

a. Orientaciones para la lectura de los temas, en el libro que hayaelegido para estudiar. Estas orientaciones intentan guiarlo en el

recorrido del texto. En la medida que vaya respondiendo las consignas

consultando la bibliografa, estar en mejores condiciones para

resolver los ejercicios.

IntroduccinQumicaQumicaQumicaQumica


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b. Una propuesta de actividades que iremos sugirindole a medidaque avance en el estudio. Ud. podr realizar, adicionalmente, toda la

ejercitacin que figure en los textos. Resolverla le permitir seguir

avanzando con la lectura o detenerse un poco ms en lo anterior, ytambin, orientarse respecto de cules son los temas ms importantes.

Al final de la Gua 2 se presentar una autoevaluacin de todo elbloque con las respuestas correspondientes, que le permitir darse

cuenta en qu medida ha logrado los aprendizajes necesarios.

Para estudiar , necesitar disponer de tiempo para leer detenidamente

las guas, los textos, resolver los ejercicios y contestar la

autoevaluacin.

No olvide que contar con la ayuda de los consultores que atendern

sus inquietudes, respondern sus dudas y lo orientarn en la tarea.

Le aconsejamos que consulte cada vez que lo crea necesario. Discuta

con sus compaeros y consultores. Vuelva a buscar apoyo en los

textos realizando, si puede, las actividades propuestas. Clarifique al

mximo los conceptos, ya que sern los cimientos sobre los que se

apoye su comprensin de la asignatura.

Sobre la bibliografa sugerida

En cuanto a los libros de estudio, puede elegir entre los siguientes:

Mautino, Jos Mara, Qumica 4. Aula Taller. Ed. Stella.

Biasioli, Weitz, Chandas, Qumica General e Inorgnica.

Ed. Kapelusz.

Beltrn, Faustino F, Qumica, Un curso dinmico. Magisterio Ro

de la Plata.

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Sobre otro recurso recomendado

La Enciclopedia de la Ciencia 2.0 de Zeta Multimedia le ofrece otra

forma que puede facilitar su aprendizaje. Ud. puede encontrar el CDde la Enciclopedia en la sede de Educacin Adultos 2000.

All encontrar, tambin, asesoramiento para obtener la informacin

contenida en este medio.

Le sugerimos este material como un apoyo ms para construir sus

conocimientos. Su consulta no es, en modo alguno, obligatoria.

La enciclopedia contiene temas de Matemtica, Fsica, Qumica yCiencias Naturales. Nuestra propuesta se orienta, obviamente, hacia

los temas de Qumica, a los que se puede acceder de varios modos. El

encargado de brindarle ayuda en el Centro de Recursos

Multimediticos para el Aprendizaje de la Sede podr asesorarlo

ampliamente.

Los temas de la enciclopedia que se vinculan con este bloque son:

estados y cambios fsicos, reacciones, elementos qumicos, molculas

y compuestos. Tambin puede encontrar informacin sobre TablaPeridica y ver la disposicin espacial de los tomos en algunasmolculas, buscando en Molculas Virtuales.

Luego de esta introduccin, le proponemos comenzar con eltrabajo.


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Contenidos

Propiedades intensivas y extensivas.

Clasificacin de sistemas materiales: homogneos, heterogneos e

inhomogneos.

Concepto de fase. Soluciones y sustancias puras. Sustancias simples y

compuestas. Separacin de fases de sistemas heterogneos.

Fraccionamiento de sistemas homogneos. Elemento. Soluciones :expresin de la concentracin. Cambios de concentracin.

Esperamos que al finalizar esta unidad Ud. pueda:

Identificar propiedades intensivas y extensivas.

Clasificar sistemas materiales.

Reconocer fases y componentes dentro de un sistema material.

Distinguir entre soluciones y sustancias puras.

Reconocer los diferentes mtodos de fraccionamiento y de

separacin de fases.

Calcular concentraciones de diversas soluciones.

Sistemas materiales

Usamos la palabra materia cuando queremos referirnos al conjunto

de todos los materiales que componen el universo. El suelo, los mares,

el sol, las plantas y los animales estn hechos de materia.

Unidad 1: Sistemas materialesQumicaQumicaBloque 4Bloque 4


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Llamamos sistema material a cualquier parte del Universo que setoma para su estudio.

Como los sistemas que podemos encontrar presentan distintascaractersticas, los clasificamos de acuerdo con ellas. Podemos tener as

sistemas homogneos y heterogneos.

Los sistemas son en general complejos y constan de uno o ms

materiales.

Cada material tiene caractersticas particulares que se llaman

propiedades.

Existe un conjunto de propiedades que slo dependen de la naturaleza

del material. Estas propiedades se llaman propiedades intensivas,como por ejemplo: el color, el olor, el estado fsico, la temperatura de

ebullicin, conductividad elctrica, etc.

Adems existen otras propiedades que dependen de la cantidad del

material. Estas propiedades se llaman propiedades extensivas, ypodemos mencionar como ejemplos: el volumen, la masa, la superficie,

etc.

Realice un recorrido por los textos para comprender los siguientesconceptos.

1. Busque los criterios en que se basa la clasificacin de los sistemasmateriales en homogneos y heterogneos.

2. Lea y analice el concepto de fase.

3. Encuentra alguna similitud entre la definicin de fase y la desistema homogneo? Cul?

Pongamos en comn lo ledo hasta el momento.

Habr notado que lo que diferencia los tipos de sistemas materiales

son las propiedades intensivas.

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Por ejemplo, una taza con una infusin de t azucarado es un sistema

homogneo porque tiene el mismo color, sabor, estado fsico, etc. en

cualquier porcin que se analice.

Por lo tanto:

Si las propiedades intensivas que hayamos analizado son siempre

iguales, sin importar la porcin del sistema que hayamos tomado,

entonces diremos que el sistema es homogneo.

Si, en cambio, alguna de las propiedades intensivas es distinta en

alguna parte del sistema, decimos que el sistema es heterogneo.

Por ejemplo, en un vaso con una bebida gaseosa se pueden observar

burbujas y lquido; es decir, el sistema tiene distintos estados fsicos, y

por lo tanto es un sistema heterogneo.

Cada una de las porciones diferentes de un sistema heterogneo es lo

que llamamos fase.

Los sistemas heterogneos presentan discontinuidades o superficies de

separacin entre fases.

Cada fase es un sistema homogneo porque tiene propiedades

intensivas idnticas en toda su extensin.

Adems pueden existir otros sistemas materiales llamados sistemas

inhomogneos.

Se parecen mucho a los sistemas heterogneos, slo que no hay

separacin de fases pues la composicin vara tan gradualmente que no

podemos distinguirla.

Un ejemplo es la atmsfera ya que las capas que la componen no

tienen una separacin que pueda observarse fcilmente. La

composicin de los gases de la atmsfera vara muy gradual y

lentamente.


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Un sistema homogneo muy particular: las soluciones

Al estudiar la composicin de los materiales, los qumicos postulan

que los mismos estn formados por partculas muy pequeas y no

visibles para el ojo humano.

Cuando dos o ms materiales se mezclan pueden formar soluciones.Las soluciones son sistemas en los cuales no pueden distinguirse sus

componentes ni a simple vista ni con microscopio.

Por ejemplo: el alcohol, el vinagre, la lavandina son ejemplos de

soluciones muy conocidas por Uds. Todas ellas se preparan con agua

y otros materiales.

Cuando un material est formado por partculas idnticas y en la

misma proporcin se llama sustancia. Por ejemplo: el azcar, elhierro y la sal son sustancias. Por el contrario, la madera o el cemento

no son sustancias.

Por lo tanto:

Las soluciones son sistemas homogneos compuestos por ms de unasustancia.

Le proponemos que trate de contestar con sus propias palabras, lassiguientes preguntas:

1. Un sistema formado por una nica sustancia, ser siemprehomogneo? Por qu? Piense a partir de las definiciones y trate de

corroborar o negar usando ejemplos concretos.

2. Un sistema heterogneo, est siempre formado por ms de unasustancia? S? No? Por qu? Busque ejemplos.

Tomando en cuenta lo que ya estudi en relacin con sistemas

homogneos y heterogneos, un sistema formado por una nica

sustancia es casi siempre un sistema homogneo, ya que est formado

por una sola fase.


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Por ejemplo, el bicarbonato de sodio o el agua oxigenada son sistemas

homogneos formados por una sola sustancia .

En general, los sistemas heterogneos estn formados por distintassustancias. Sin embargo, si analizamos el sistema formado por agua

lquida y cubitos de hielo, es un sistema heterogneo ya que tiene dos

fases: una fase lquida y otra slida.

Mtodos de fraccionamiento y mtodos deseparacin de fases

Cuando nos encontramos frente a sistemas heterogneos, muchas

veces es necesario separarlos en sus fases o porciones homogneas y, a

su vez, stas en las sustancias que los forman.

Los mtodos de separacin de fases y componentes estnrelacionados con tcnicas distintas y llevan distintos nombres.

Permiten separar los componentes de un sistema heterogneo. Losprincipales son: tamizacin, levigacin, flotacin, filtracin,

decantacin, centrifugacin, disolucin, separacin por magnetismo,

tra.

La utilizacin de uno o varios de ellos y su eleccin dependen de la

destreza del operador y del tipo de sistema con el que se trabaje.

Los mtodos que se usan para separar los componentes de sistemas

homogneos se llaman mtodos de fraccionamiento. Basados en ellosse puede decidir si un sistema homogneo es una solucin o una

sustancia pura. Si el sistema es fraccionable, se trata de una solucin;

de lo contrario, se tiene una sustancia pura.

Algunos mtodos de fraccionamiento muy comunes son: destilacin

simple y destilacin fraccionada.


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Lea en los textos las caractersticas de los mtodos defraccionamiento y los de separacin de fases, y los casos en los queconviene aplicarlos.

Al final de la unidad encontrar ejercitacin sobre este tema.

Por supuesto, tambin puede afianzar sus conocimientos resolviendo

todos los ejercicios que propongan los textos.

Adems existen otros mtodos llamados mtodos qumicos mediantelos cuales es posible separar algunas sustancias puras en otras ms

simples. Cuando esto ocurre, las sustancias puras que pudieron

separarse reciben el nombre de sustancias compuestas; y las otras,sustancias simples.

Por ejemplo si se hace pasar corriente elctrica, que es un mtodo

qumico, a la sal de mesa fundida (una sustancia compuesta), se

obtienen dos sustancias simples: cloro y sodio.

Analicemos el siguiente ejemplo:

Suponga que se tiene un sistema material formado por 200 cm3 de

agua en el que se han mezclado 12 g de sal de mesa y 5 g de telgopor.

Indique para dicho sistema:

a. Si es homogneo o heterogneo.

b. Cantidad de fases que posee.

c. Los componentes.

d. Mtodos que utilizara para obtener todas las sustancias porseparado.

Este sistema es heterogneo a temperatura ambiente pues esa cantidadde agua puede disolver por completo toda la sal, pero no al telgopor.

Hay dos fases: una es la fase formada por el agua y la sal disuelta en

ella, y la otra es el telgopor.

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Es un sistema formado por tres componentes : sal, agua y telgopor.

Para separarlos podramos usar tra para sacar el telgopor y luego una

destilacin simple, con lo que se separa el agua de la sal.

Le proponemos ahora la realizacin de una serie de actividades

de aprendizaje.

Actividad n 1

Se tiene un sistema formado por:

200 cm3 de agua,

30 cm3 de aceite comn y un corcho.

a. De qu clase de sistema se trata?

b. Cuntas fases tiene el sistema?

c. Qu clase de mtodos separativos tendra que usar para obtenerlas fases por separado?


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Actividad n 2

Para cada uno de los siguientes enunciados, decida si son correctos o

incorrectos sealando con una cruz en la casilla correspondiente (laC, si es correcto; y la I, si es incorrecto). Justifique:

ENUNCIADO C/I JUSTIFICACIN

a. Una sustancia pura es aquella quetiene sus partculas iguales en

idntica proporcin.

b. Un sistema heterogneo estformado necesariamente por ms de

una sustancia.

c. La destilacin es un mtodo defraccionamiento adecuado para

separar soluciones.

d. La filtracin es un mtodo que seutiliza para separar slidos que no se

disuelven en lquidos.

e. Los sistemas heterogneos estnformados por ms de una fase.

f. Un sistema homogneo que no sepuede separar por mtodos de

fraccionamiento es una sustancia pura.

Actividad n 3

Para cada uno de los sistemas materiales que figuran en la columna de

la izquierda, seleccione, entre los mtodos de separacin que figuran a

la derecha, el o los que le parezcan ms adecuados para obtener cada

componente por separado. Tenga en cuenta que puede utilizar ms de

uno para cada sistema.


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Analice las posibles respuestas:

1. En este caso podemos decir que se trata de un sistema heterogneo,pues el agua y el aceite no pueden mezclarse en forma homognea, y el

corcho flotar en el medio lquido. El sistema tiene tres fases: el

corcho, el aceite y el agua.

Los mtodos utilizados pueden ser, primero la tra para separar el

corcho, luego una decantacin para separar el agua del aceite.

2. Veamos uno por uno los distintos enunciados:

a. Correcto. La justificacin est en la propia definicin de sustancia.

b. Incorrecto. Pueden existir sistemas heterogneos de un slocomponente. Imagine, por ejemplo, el caso de un cubito de hielo en

agua lquida. La sustancia que lo forma es la misma en cada caso; sin

embargo, es ntida la superficie de separacin entre la fase slida y la

fase lquida. Esto es consistente, adems, con el hecho de que el valor

de por lo menos una propiedad intensiva es distinto en las dos fases.

ARENA Y AGUA

ACEITE Y AGUA

AZCAR EN AGUA

CAF MOLIDO EN AGUA FRA

CUBITO DE HIELO, AGUA Y SAL

TIZA EN POLVO Y LIMADURASDE HIERRO

SISTEMAS

MTODO DESEPARACINO FRACCIO-

NAMIENTO


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Esa propiedad es el estado fsico.

c. Correcto. La destilacin sirve para separar sistemas homogneos,

por lo tanto, esto incluye a las soluciones. Por otro lado, si separacomponentes de un sistema homogneo es un mtodo de

fraccionamiento.

d. Correcto. Es cierto porque la filtracin sirve para separar slidosque no se disuelven en lquidos.

e. Correcto. Los sistemas heterogneos presentan propiedadesintensivas distintas segn las fases que lo componen.

f. Correcto. Si el sistema puede fraccionarse, es porque hay ms deuna sustancia y se trata de una solucin.

3. La seleccin que corresponde es la que figura en el esquemasiguiente.

ARENA Y AGUA

ACEITE Y AGUA

AZCAR EN AGUA

CAF MOLIDO EN AGUA FRA

CUBITO DE HIELO, AGUA Y SAL

TIZA EN POLVO Y LIMADURASDE HIERRO

SISTEMAS

MTODO DESEPARACINO FRACCIO-NAMIENTO


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Volvamos sobre las soluciones

1. Busque en la bibliografa, en el captulo dedicado a soluciones: ladefinicin de solucin, soluto y solvente.

2. Responda las siguientes preguntas:

a. Qu se entiende por solvente? Es la misma definicin que la queusamos al decir solvente en la vida diaria? En qu sentido?

b. A qu se llama soluto?

c. Cuntos solutos componen una solucin?

d. Si Ud. tuviera 50 cm3 de agua y 50 cm3 de alcohol formando unasolucin, a cul de los dos llamara soluto y a cul solvente?

Luego de contestar estas preguntas, avancemos sobre una clasificacin

de soluciones segn la proporcin de soluto en cada solucin.

Se llama solubilidad de un determinado soluto en una cantidad desolvente dado, a la cantidad mxima de soluto que se puede disolver

en dicho solvente.

La solubilidad depende de la naturaleza del soluto y del solvente, y

tambin de la temperatura del sistema. En general, a medida que

aumenta la temperatura, tambin aumenta la solubilidad.

Habr notado que al ponerle una cucharadita de azcar al t bien

caliente, sta se disuelve por completo y el t est dulce. Luego, el t se

va enfriando y cuando Ud. termina de tomarlo encuentra en el fondo

azcar sin disolver. Lo que ocurre es que a la temperatura inicial, la

solucin de t poda disolver toda el azcar. Pero al enfriarse la

solubilidad disminuy y ya no pudo disolver el total del azcar,quedando el excedente en el fondo.

Segn la cantidad de soluto disuelto en una misma cantidad de

solvente, se pueden formar distintas soluciones. Teniendo en cuenta la

solubilidad, las soluciones se clasifican en no saturadas, saturadas ysobresaturadas.

Trabajaremos slo con las dos primeras clases.

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Las soluciones saturadas son las que tienen disuelto el mximoposible de soluto a una cierta temperatura, para una determinada

cantidad de solvente.

Las soluciones no saturadas son las que tienen menor cantidad desoluto que la solucin saturada a esa temperatura.

Al estudiar soluciones (sc) habr notado que la relacin entre lacantidad de soluto (st) y solvente (sv) es importante. Esta relacin seconoce como concentracin de las soluciones.

Las concentraciones de las soluciones pueden expresarse en

porcentajes.

Estos porcentajes sealan la cantidad de soluto que hay presente cada

100 unidades de solucin. Por ejemplo:

masa/volumen (%m/v; es decir masa de soluto cada 100 ml de

solucin)

masa/ masa (%m/m; es decir masa de soluto cada 100 g de

solucin)

volumen/volumen (%v/v; es decir volumen de soluto cada 100 mlse solucin)

Analicemos un ejemplo:

Cuando se prepara una solucin que contiene 45 g de sal de mesa en

800 ml de solucin total, usando agua como solvente a temperatura

ambiente:

a. Cul ser la concentracin expresada en %m/v? (Cantidad desoluto utilizado cada 100 ml de solucin).

b. Si se conociera el valor de la masa de la solucin y este fuera 820 g.Calcule la masa de solvente.


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a. Calculamos por medio de una regla de tres simple

800 ml sc --------------------- 45 g st.

Tienen disuelto

100 ml sc ------------------

Por cada 100 ml de solucin (sc) se tienen 5,625 g de soluto (st) ; porlo tanto, la solucin resulta ser 5,625% m/v.

b. Calculamos restando las masa de solucin y soluto:

masasc - masast = masasv820 g - 45 g = 775 g

De modo que la masa del solvente sera de 775 g

Le proponemos nuevamente algunas actividades.

Actividad n 4

Para las siguientes afirmaciones, decida si son verdaderas o falsas y

justifique la eleccin:

ENUNCIADO V/F JUSTIFICACIN

a. Las soluciones saturadas son lasque tienen una concentracin mayor

de soluto que la solubilidad a esatemperatura.

b. Las soluciones sobresaturadasforman sistemas heterogneos ya que

la cantidad de soluto disuelto es

mayor que la solubilidad a esa

temperatura.

g625.5ml800

g45.ml100X == ,


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Ahora... un poco de clculo.

Actividad n 5

Una solucin tiene una concentracin de 25 % m/m de sulfato de

cobre en agua. (El sulfato de cobre es una sal de color azulado que se

utiliza en las piletas de natacin por sus propiedades como fungicida).

Calcular:

a. la masa de soluto que habr en 350 g de solucin.

b. la masa de solvente que habr en esas mismas condiciones.c. la cantidad de soluto y solvente que seran necesarios siquisiramos preparar 1 Kg. de solucin con esa concentracin.

Analice las respuestas

4.

ENUNCIADO V/F JUSTIFICACINa. Las soluciones saturadas son lasque tienen una concentracin mayor FF

de soluto que la solubilidad a esa

temperatura.

b. Las soluciones sobresaturadasforman sistemas heterogneos ya que VVla cantidad de soluto disuelto es

mayor que la solubilidad a esa

temperatura.

Las soluciones

saturadas son aquellas

que tienen la misma

concentracin que la

solubilidad a una

temperatura dada.

Las solucionessobresaturadas tienen

por lo menos dos fases.

Sin embargo, se las

llama soluciones

porque se puede

disolver ese exceso de

soluto calentando el

sistema.


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5.

Seguramente habr notado que el planteo necesita operaciones

matemticas sencillas y que los problemas de concentracin desoluciones se resuelven aplicando la regla de tres, porque son

problemas de proporciones.

Resolveremos los ejercicios para que confirme los razonamientos

realizados.

En este problema sabemos que la solucin es 25 % m/m de CuSO4 en

agua. De modo que hay presentes 25 g de st cada 100 g de sc.

a. Calculamos los gramos de soluto que habr presentes en 350 g desolucin.

100 g sc -------------------- 25 g st

350 g sc ------------------

La masa de soluto es de 87,5 g.

b. Calculamos haciendo una resta la masa de solvente que habr en350 g de solucin:

masa de sc - masa de st = masa sv

350 g - 87,5 g = 262,5 g

c. Calculamos la cantidad de soluto y solvente para 1000g sc

350 g sc ------------------- 87,5 g de st

1000 g sc ------------ de stg250350

1000.g5,87X ==

g st5,87g100

g25g .350X ==

Tienen disuelto

Tienen disuelto


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masa de sc - masa de st = masa sv

1000 g de sc - 250 g de st = 750 g de sv

Le sugerimos que contine ejercitando con los problemas planteados en

los textos y que revise los materiales hasta alcanzar seguridad en el

tema. Si tiene dudas, no vacile en recurrir a los consultores, que le

darn su apoyo.


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Contenidos

Teora atmica de Dalton.

Hiptesis molecular de Avogadro.

Masas atmicas y moleculares relativas.

Concepto de mol. Volumen molar.

Aplicaciones del nmero de Avogadro.

Esperamos que al finalizar esta unidad Ud. pueda:

Interpretar los postulados de la Teora atmico-molecular.

Explicar los conceptos de masas atmicas (Ar) y moleculares (Mr)

relativas.

Calcular masas moleculares relativas (Mr).

Utilizar el concepto de mol en la resolucin de ejercicios.

Teora atmico-molecular

El conocimiento de cmo surgieron los diferentes modelos o teorasexplicativas de la ciencia permite entender la necesidad del hombre de

encontrar explicaciones acerca del mundo natural.

Las primeras ideas acerca de la composicin de la materia surgieron a

travs de la historia, a partir del aporte de los griegos en el siglo V a.C.

y han ido cambiando a lo largo del tiempo.

Unidad 2: Teora atmico

molecular

QumicaQumicaBloque 4Bloque 4


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Leucipo y su discpulo Demcrito propusieron las ideas precursoras

de las actuales ya que postulaban que la materia era una acumulacin

de pequeas partculas, llamadas tomos, que estaban en continuo

movimiento, que se combinaban entre s y que slo se diferenciabanpor su forma y distribucin en el espacio.

Aristteles, el filsofo ms importante de esa poca, se opuso

fuertemente a estos principios, y su postura determin una demora en

el avance de las ideas sobre la discontinuidad de la materia casi 2000

aos. Aristteles consideraba que la materia era indivisible, que no

estaba formada por partculas. Sus postulados se basaban en que la

materia era nica y slo cambiaba de forma. De este modo, el agua

por ejemplo, se transformaba en aire y ste en fuego.

En 1800,J. Dalton retom el concepto de tomo de la escuela griega,y tomando en cuenta los resultados experimentales aportados por los

qumicos y fsicos de su poca, elabor las primeras explicaciones que

permitieron interpretar el cambio qumico.

Para profundizar en este tema:

1. Lea en los textos los postulados de la teora atmica de Dalton.

2. Sintetice las ideas atomistas de Dalton que aparecen en suspostulados.

Como Ud. habr ledo, en los enunciados de los postulados de Dalton

se utiliza el concepto de elemento. As se llamaba a las sustanciassimples formadas por un mismo tipo de tomos. En consecuencia, por

ejemplo la sustancia cobre, un elemento, est formada por tomos

distintos a los tomos que componen la sustancia hierro, que es otro

elemento.

Hasta ese momento, las transformaciones qumicas, que son los

cambios de unas sustancias en otras, como por ejemplo la

combustin de un papel, no tenan explicacin coherente. En este

ejemplo se parte de un material que es el papel y luego de quemarse se

transforma en otros materiales como cenizas, humo y vapor de agua.

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Esta teora permiti explicar una gran cantidad de cambios qumicos,

como la formacin de distintos xidos de cobre a partir de cobre y

oxgeno.

Las limitaciones de la teora de Dalton

A pesar de la variedad de transformaciones qumicas que se explicaron

con esta teora, hubo otras a las que no se les encontr justificacin.

Los resultados de las experiencias con gases, realizados por GayLussac contradecan algunas de las afirmaciones de Dalton.

Para comprender este problema analicemos el siguiente ejemplo:

Gay Lussac comprob experimentalmente que al combinar 2 litros de

hidrgeno con 1 litro de oxgeno se forman 2 litros de agua. Para

Dalton debera formarse 1 slo litro de agua.

Resultados experimentales de Gay Lussac

Suposiciones de Dalton

Esta discrepancias se resolvieron introduciendo el concepto de

molcula.

Interpretacin de los resultados con la teora atmico molecular.

Hidrgeno Hidrgeno Oxgeno Agua Agua

un volumen un volumen un volumen dos volmenes

un volumen

de hidrgeno

un volumen

de hidrgeno

un volumen

de oxgeno

un volumen

de agua

un volumen

de hidrgeno

un volumen

de hidrgeno

un volumen

de oxgeno

dos volmenes

de agua

l l

ll

l

l l

ll

l


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En 1817, el qumico italiano Amadeo Avogadro pudo resolver lascontradicciones entre la teora atmica de Dalton y los resultados de

Gay Lussac, formulando lo que se conoce como hiptesis molecular

de Avogadro.

La formulacin de Avogadro respeta algunos de los postulados

originales de Dalton, pero introduce la primera nocin de molculacomo partcula formada por uno o ms tomos.

De este modo, al cambiar la nocin de tomo compuesto de Dalton

por la idea de molcula, se pudo resolver la contradiccin planteada.

Es decir, mientras Dalton consideraba que todos los elementos

estaban formados por tomos simples, Avogadro postul que algunosgases, como el cloro, el hidrgeno o el oxgeno, se encontraban como

molculas formadas por dos tomos iguales.

De este modo Avogadro resuelve la controversia entre los resultados

experimentales de Gay Lussac y la Teora Atmica de Dalton

postulando la Teora Atmica Molecular.

Masas atmicas y moleculares relativas

Los trabajos de Dalton condujeron a la elaboracin de una escala depesos atmicos. De acuerdo a los resultados experimentales, le asignel peso de 1 al hidrgeno, que es el ms liviano de los tomos. A partir

de all, Dalton elabor por comparacin la primera tabla de pesos

atmicos relativos.

Cabe aclarar que lo que para Dalton se llamaron pesos atmicos hoy

se conocen como masas atmicas.

Debido a que es imposible aislar tomos o molculas y determinar sus

masas individuales por tener sus dimensiones tan pequeas, las masas

atmicas debieron determinarse en el laboratorio, a partir de masas

medibles.


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29

De este modo, tomando como referencia la masa de una sustancia

simple que se combina con la masa de otra sustancia simple

considerada como unidad patrn, se pudo establecer una escala de

masas atmicas relativas. Por ejemplo, cuando se combina la sustanciaazufre con la sustancia cobre, para dar un compuesto llamado sulfuro

de cobre, la masa de cobre siempre es el doble que la del azufre, es

decir que, la masa relativa del cobre es dos veces la del azufre.

Por lo tanto, decir cuntas veces ms es la masa de una sustancia

simple que la masa de una sustancia considerada patrn, es expresar

su masa relativa conocida como Ar.

Actualmente la unidad para las masas atmicas, -en reemplazo depesos atmicos-, se conoce como u.m.a. (unidad de masa atmica)y se define con relacin al carbono como unidad patrn en lugar del

hidrgeno.

elemento Hidrgeno Carbono Nitrgeno Oxgeno Aluminio Azufre

Ar 1 12 14 16 27 32(u.m.a)

Los distintos elementos se representan en forma abreviada con un

smbolo. Por ejemplo el smbolo del hidrgeno es H y el del oxgenoes O.

Adems, conociendo los valores de las masas atmicas relativas en

u.m.a.s se puede calcular la masa relativa de una molcula que se llama

masa molecular.

El clculo de la masa molecular se realiza sumando las masas de los

tomos que forman la molcula.

Para representar las molculas, los qumicos utilizan frmulas.Veamos algunos ejemplos sencillos:

La molcula de agua est formada por 2 tomos de hidrgeno y 1 de

oxgeno.


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30

La frmula del agua es H2O donde el subndice 2 indica el nmero detomos de hidrgeno presente en la molcula. Cuando el subndice es

1, como en el caso del oxgeno, no se escribe.

La molcula de amonaco est formada por 3 tomos de hidrgeno y 1

de nitrgeno, y la frmula es NH3.

Para calcular la masa molecular relativa ( en adelante Mr) se procededel siguiente modo:

1. Buscar las masas atmicas relativas (Ar ) de los tomos queintervienen.

2. Leer e interpretar la frmula de la sustancia para saber cuntostomos de cada elemento componen dicha sustancia.

3. Multiplicar las masas atmicas relativas por el nmero de tomospresentes en la frmula de la molcula. Al multiplicar se estn

sumando las masas atmicas tantas veces como tomos de cada

elemento tenga la molcula.

As :

Mr H2O = 2 . Ar H + 1 . Ar O = 2 . 1 + 1 . 16 = 18

Mr NH3 = 1 . Ar N + 3 . Ar H = 1 . 14 + 3 . 1 = 17

Es muy importante notar que las Ar y las Mr son masas relativas.Esto significa que lo nico que nos informan es cuntas veces ms

pesados que la u.m.a. son estas molculas o estos tomos. De ninguna

manera puede expresarse esta idea como la masa individual de tomos

y molculas en gramos.

Que la Mr del H2O sea 18 significa que la molcula de H2O es 18veces ms pesada que la unidad de masa atmica (u.m.a.) pero no quela molcula de H2O pesa 18 g.

Para practicar:

Calcule las masas molares del oxgeno (O2) y del agua oxigenada

(H2O2).


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Como las molculas y los tomos tienen dimensiones tan pequeas,

para que una masa resulte significativa y se la pueda medir en una

balanza, an la ms precisa y delicada, debemos tener nmeros

enormes de partculas.

Por esto se trabaja con una unidad muy til para los qumicos llamada

mol.

Un mol es una unidad numrica, como podra ser la docena , el millar

o el billn y equivale a 6,02 . 1023. Este nmero es el nmero deAvogadro.

As, al referirnos a un mol de tomos de azufre, estamos diciendo quehay 6,02 . 1023 tomos de azufre. Si hablamos de un mol de molculasde agua, habr 6,02 . 1023 molculas de agua, si tenemos dos moles demolculas de agua, habr entonces 2 . 6,02 . 1023 molculas de agua.

Vuelva a los textos y consulte:

1. Qu representa la masa de un mol de molculas o masa molar?En qu unidades se expresa?

2. Qu representa la masa de un mol de tomos? En qu unidadesse expresa?

3. Lea la definicin de volumen molar. En qu condiciones sedetermina?

Como habr ledo en los textos, el mol representa un nmero tan

grande que es difcil de imaginar. Sin embargo se demostr

experimentalmente que cuando se pesa una cantidad en gramos de un

elemento igual a su Ar, por ejemplo 32 g de azufre, contiene un molde tomos de azufre. Por lo tanto, un mol de tomos de azufre pesa

32 g; es decir que 6,02 . 1023 tomos de azufre pesan 32 g.

Tambin una masa en gramos de una sustancia igual a su Mr contiene

un mol de molculas. Por ejemplo, un mol de molculas de agua tieneuna masa molar de 18 g. Es decir que 6,02 . 1023 molculas de agua

pesan 18 g.

&


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Le proponemos las siguientes actividades:

Recuerde que es conveniente que resuelva tambin otros problemas

que aparecen en los libros de texto para lograr la comprensin de los

conceptos trabajados.

Actividad n 1

Para cada una de las siguientes frmulas que corresponden a

diferentes sustancias:

CaO (xido de calcio) / Na2O (xido de sodio) / N2O3 (xido de

nitrgeno) / H2SO4 (cido sulfrico). Calcular:

a. Mr.

b. Masa molar.

c. Masa de 4 moles de molculas.

d. Nmero de molculas que estn contenidas en 100 g de cadasustancia.

Para resolver este problema, le facilitamos las Ar de los elementos conlos que an no trabaj y un cuadro para volcar los resultados:

Ar Na = 23 Ar Ca = 40 Ar S = 32

CaO Na2O N2O3 H2SO4

Mr

Masa molar

Masa de 4

moles de

molculas

Nmero de

molculas en

100 g de sust.


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Resoluciones:

1. Vamos a hacer el razonamiento completo para el primer caso, el deCaO.

a. Mr = Ar Ca + Ar O = 40 + 16 =56

b. M ( masa molar ) = 56 g / mol.

c. Si 1 mol de molculas --------- 56 g

4 moles de molculas ------------------- 4 . 56 g = 224 g

Actividad n 2

Cuntos moles de molculas, y cuntas molculas de butano hay

contenidos en 250 g de butano (C4H10), que es el gas de losencendedores?

Actividad n 3

Sabiendo que un mol de molculas en estado gaseoso y condiciones

normales de presin y temperatura (CNPT) ocupa un volumen de

22,4 L.

a. Cul es el volumen de 5 moles de propano (C3H8 ), gas de lasgarrafas, medido en condiciones normales de presin y temperatura

(0C y 1 atmsfera)?

b. Cul es la masa que corresponde a ese volumen?

Tiene una masa de


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d. Si en 56 g --------- 6,02 . 1023 molculas

Hay

en 100 g ------- X = 10,8 . 1023 molculas.

Para el resto de los clculos el procedimiento es el mismo.

Daremos a continuacin las respuestas con el cuadro completo.

CaO Na2O N2O3 H2SO4

Mr 40 + 16 =56 62 76 98

Masa molar M = 56 g / M = 62 g / M= 76 g / M= 98 g /mol mol mol mol

Masa de 4moles de 224 g 248 g 304 g 392 gmolculas

Nmero demolculas en 10,8 . 1023 9,71 . 1023 7,92 . 1023 6,14 . 1023

100 g de molculas molculas molculas molculassustancia

2. Calculemos primero el Mr del butano :

Mr del C4H10 = 4 . ArC + 10 . ArH = 4 . 12 + 10 . 1 = 48 + 10 = 58

Entonces el Mr del butano es 58


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56gmolculas10.6,02x100 23


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Calculemos ahora el nmero de moles de molculas de butano que

hay en 250 g de este compuesto:

Si 58 g de C4H10 -------------- 1 mol

250 g de C4H10 -------------

Entonces el nmero de moles de molculas de butano es 4,31

Calculemos por ltimo el nmero de molculas de C4H10 que hay en

4,31 moles de este compuesto.

Si 1 mol de C4H10 ----------- 6,02 . 1023 molculas

4,31 moles de C4H10 --------

X = 25,95 . 1023 molculas

Por lo tanto en 4,31 moles de butano hay 25,95 . 1023 molculas.

3. a.Si 1 mol (CNPT) ------------------------ 22,4 L

5 moles ( ") -----------------------

b. Calculamos el Mr para saber cul es la masa de 1 mol de molculas.Mr = 44. Entonces, 1 mol de molculas tendr una masa de 44g/mol.

Si 1 mol ----------------------------- 44 g

5 moles ------------------------------ 5 . 44 = 220 g

moles31,4g58

mol1.g250X ==

mol1

molculas10.02,6.moles31.4,X

23

=

L112mol1

L4,22.moles5X ==

ContieneContiene

Es la masa de

Ocupa un volumen de

Posee una masa molar de


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Esperamos que haya podido comprender y resolver los ejercicios, de

todos modos, siga practicando. Esto lo ayudar a adquirir destreza en

la resolucin de problemas.


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Contenidos

Sntesis histrica de la evolucin de los modelos atmicos. Nocin de

modelo. Nmero atmico y nmero msico. Istopos.

Composicin atmica. Modelo de Bohr. Modelo atmico moderno.

Concepto de orbital. Niveles y subniveles de energa.

Nmeros cunticos. Principio de exclusin de Pauli.

Configuracin electrnica y configuracin electrnica externa.

Al finalizar esta unidad esperamos que pueda:

Aplicar los conceptos de nmero atmico y nmero msico.

Describir el modelo atmico de Bohr.

Enumerar caractersticas del modelo atmico moderno.

Conocer el concepto de configuracin electrnica de un elemento.

Los primeros modelos atmicos

A pesar de que las ideas atomistas tienen su origen en la Grecia

antigua hace 2500 aos atrs, los primeros descubrimientos y modelos

que dan cuenta de la composicin del tomo comenzaron recin

alrededor de 1850.

Qu es un modelo cientfico?

Cuando se trabaja con fenmenos que no son posibles de estudiar

mediante la observacin directa es necesario interpretarlos a partir de

experiencias indirectas.

Unidad 3: Estructura atmicaQumicaQumicaBloque 4Bloque 4


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Con el resultado de tales experiencias, los investigadores elaboran

modelos que slo son vlidos si son aceptados por la comunidadcientfica.

De todos modos, aunque el resultado de la actividad cientfica es

verificable y preciso, siempre tiene carcter provisorio; ya que cuando

nuevas experiencias entran en contradiccin con el modelo anterior o

no pueden ser explicadas con l, el modelo pierde validez.

A fines del siglo XIX se produjeron importantes hallazgos que

revelaron que el tomo era divisible.

El descubrimiento de partculas como el electrn y el protn, y ladeterminacin de su masa y su carga, permitieron conocer con mayor

detalle la constitucin interna de los tomos.

El primer modelo de tomo fue planteado por el fsico inglsJ.J.Thomson.

Este modelo mostraba al tomo como algo parecido a un budn con

pasas, donde las pasas eran los electrones.

Ms tarde, E.Rutherford formula un nuevo modelo segn el cual laspartculas dentro del tomo se distribuyen en forma similar a los

planetas alrededor del Sol. De este modo, los protones se concentraban

en el centro o ncleo del tomo, y los electrones giraban alrededor del

ncleo como planetas del sistema solar. De acuerdo a los resultados

experimentales, el modelo de Rutherford plantea que el tomo tiene

un ncleo muy pequeo con carga positiva, que concentra el 99,98%

de la masa total del tomo, y los electrones se disponen a gran

distancia del ncleo, entre enormes espacios vacos.

Como este modelo planteaba serias limitaciones, N. Bohr postul enel ao 1913 un modelo con el que explic en forma acabada la

constitucin y comportamiento del tomo de hidrgeno, y los

cientficos creyeron haber resuelto definitivamente el problema de la

estructura atmica.

Sin embargo, experiencias con otros tomos distintos al de hidrgeno

mostraron diferencias con las predicciones formuladas por Bohr.


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Este fracaso, sumado a los descubrimientos de principios de siglo que

revolucionaron toda la Fsica, llev a crear un modelo atmico

mejorado que, hasta el momento, explica satisfactoriamente los

resultados de las experiencias atmicas.

Este modelo se conoce con el nombre de Modelo atmico moderno yfue el resultado de varias contribuciones hechas por De Broglie,Heissenberg, Planck, Schrdinger, Pauli, etc.

El modelo de Bohr resulta importante para comprender el modelo

atmico moderno con el cual se trabaja actualmente y que llev a los

cientficos a alcanzar notables avances.

Con el modelo actual se han explicado los fenmenos atmicos que

permiten la teraputica contra el cncer, los centellogramas,

tomografas o resonancias magnticas. Tambin contamos con los

rayos X y podemos producir energa en cantidades enormes en las

centrales nucleares.

Lamentablemente son esos mismos avances los que llevaron a la

construccin y empleo de las bombas atmicas.

El modelo de Bohr

Podemos resumir el Modelo de Bohr con los siguientes postulados:

Los electrones giran alrededor del ncleo a una distancia fija

describiendo rbitas circulares, que se denominan tambin nivelesestacionarios. A cada nivel estacionario le corresponde un valor fijode energa.

Al girar los electrones en sus rbitas no emiten ni consumen

energa.

Si el tomo recibe desde el exterior un aporte de energa de

cualquier clase, el electrn absorbe energa. Si esto ocurre el electrn

pasa a alojarse a rbitas ms alejadas del ncleo que tienen mayor

energa y decimos que el tomo est en un estado excitado.


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El electrn vuelve a su nivel estacionario original y emite una

cantidad de energa equivalente a la que absorbi para subir de nivel.

La energa se emite como luz.

Las rbitas o niveles de energa tienen una distribucin energtica

creciente, a medida que se alejan del ncleo, tal como se muestra en la

figura. A cada rbita le corresponde un valor de energa determinado.

Por ejemplo:

rbita 1 : E1

rbita 2 : E2

Cules son las partculas fundamentales del tomo?

Las partculas que determinan las propiedades de los tomos son:

electrones, neutrones y protones.

La carga del electrn es negativa, la del protn es positiva y el neutrn

no posee carga.

Con respecto a las masas de estas partculas elementales, se calcul que

la masa del protn y del neutrn son aproximadamente las mismas,

mientras que la masa del electrn es casi 2000 veces ms pequea que

la de las otras partculas.

Como ya estudi en la unidad anterior, las masas de estas partculas se

miden tambin en u.m.a.s.

E1E2

E3E4

E1

< E2

< E3

< E4...


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Para profundizar en este tema:

1. Busque en los textos las definiciones de nmero atmico (Z) y denmero msico (A).

2. Usando las definiciones del punto anterior, piense cmo podracalcularse el nmero de neutrones de un tomo.

3. Observe dnde se ubican A y Z respecto del smbolo qumico de unelemento.

Actividades de aprendizaje

Actividad n 1

1. Calcule cules son los nmeros msico (A) y atmico (Z) para eltomo de un elemento compuesto por 15 protones y 20 neutrones.

2. Indique el nmero de protones, neutrones y electrones que lecorresponde al tomo con Z = 18 y A = 37.

3. Repita las instrucciones del ejercicio anterior para los tomos de los

siguientes elementos:

a.

b.

c.

4. Complete el siguiente cuadro:

Elemento Z A Protones Electrones Neutrones

C 6 12

Cl 17 18

Mg 24 12

X3014

Y2010

O188

&


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Revise las respuestas de las actividades de aprendizaje:

1. Si el elemento tiene 15 protones, entonces, por la definicin de

nmero atmico, tiene un Z = 15.

El nmero atmico se define como la cantidad de protones presentes

en el ncleo atmico. Como los tomos son elctricamente neutros,

entonces el nmero atmico tambin coincidir con la cantidad de

electrones que posee el tomo. De modo que en este caso, la cantidad

de electrones ser de 15.

Si el tomo tiene 15 protones y 20 neutrones, entonces, por definicin

de nmero msico tendremos A =35.

2. En este caso partimos de los datos de A y de Z.

De modo que, por definicin de Z, sabemos que este tomo est

formado por 18 protones, y tambin por 18 electrones. Por ltimo,

calculamos el nmero de neutrones como la diferencia entre A y Z.

As, la cantidad de neutrones ser de 19.

3. Estos tomos tendrn:

a. 14 protones, 14 electrones y 16 neutrones.

b. 10 protones, 10 electrones y 10 neutrones.

c. 8 protones, 8 electrones y 10 neutrones.

4. El cuadro quedar completo con las siguientes respuestas:

Elemento Z A Protones Electrones Neutrones

C 6 12 6 6 6

Cl 17 35 17 17 18

Mg 12 24 12 12 12


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Istopos

Al analizar muestras purificadas de tomos de un mismo elemento, se

encuentra que todos tienen igual cantidad de electrones y protones,pero pueden diferir en la cantidad de neutrones.

Por ejemplo, el ncleo de los tomos de Nen, un gas con el que se

fabrican algunos carteles luminosos, tiene 10 protones y 10 electrones.

Pero algunos tomos tienen 10 neutrones, otros 11 y otros 12. Como

resultado hay tres tipos de tomos de Nen. A estas tres variedades de

tomos de un mismo elemento se las llama istopos.

Los istopos son tomos de un mismo elemento que poseen igualnmero de protones y electrones (igual Z), pero diferente nmero de

neutrones. Por lo tanto, los istopos tienen igual Z y distinto A.

En la naturaleza los elementos estn presentes como mezclas de

diversos istopos. La masa atmica de un elemento, calculada en

forma experimental da cuenta de la mayor o menor abundancia

natural de cada istopo. Por ejemplo, en el caso del carbono, el

istopo de mayor abundancia es el carbono 12. Debido a esto la masa

atmica del carbono es 12,011; es decir un valor muy cercano al ms

abundante.

Para terminar la unidad daremos una primera aproximacin del

modelo atmico moderno.

El modelo atmico moderno

El modelo de Bohr fue modificado por el aporte de las investigacionesposteriores.

El modelo actual sostiene bsicamente que los electrones no ocupan

una rbita a distancia fija, sino que hay probabilidad de encontrarlosdentro de una determinada regin del espacio que rodea al ncleo

llamada orbital.


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Cuando se quiere caracterizar e identificar cada uno de los electrones

de un tomo, el modelo atmico actual define los nmeroscunticos, que se representan con las letras n, l, m y s.

Para entender mejor este modelo imaginemos que un tomo es como

un edificio de departamentos muy especial. Este edificio est

construido como una pirmide invertida, con ms departamentos

arriba que abajo. El electrn es en esta comparacin, una persona que

est en un departamento de este edificio.

Para localizar un electrn en este edificio especial, primero hay que

ubicarlo en un piso. Cada piso representa el nmero cuntico

principal n. Este nmero es el que da idea de la cantidad de energaque tiene el electrn.

Existen 7 pisos o 7 posibles valores de n: 1, 2, 3, .. 7

Si n = 1 el electrn estar en el primer nivel de energa.

Una vez que se ubica en qu piso est el electrn, har falta conocer en

qu departamento est, y esto depende del nmero de piso.

Esta informacin se expresa como el nmero cuntico azimutal l.

Este nmero depende del valor de n. Su valor es n-1, de tal modo quelos valores de lson siempre aquellos comprendidos entre 0 y n-1.

Por ejemplo:

si n = 2, lpuede tomar los valores 0 y 1, que son sus dos subniveles,como si en el segundo piso hubiera dos departamentos.

A su vez, los valores de ldeterminan la forma del orbital de cada

subnivel.

En este caso, para l= 0 se tiene un orbital s; y para l=1, se tiene unorbitalp. Es como si cada tipo de departamento tuviera un plano

distinto.


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Para ilustrar esta comparacin le presentamos esta figura:

Ampliemos la informacin con la siguiente tabla:

ValorDe l 0 1 2 3

Subnivel ss pp dd ff

Adems, cuando se ubica al electrn en un determinado "departamento"

o subnivel, hay que averiguar en qu "habitacin" est.

Esta informacin se expresa como el tercer nmero cuntico o

nmero magntico m y est relacionado con el magnetismo del

electrn.

Depende del valor de ly puede tomar todos los valores enteros

comprendidos entre + ly - l. Si el valor de l fuera por ejemplo 3,entonces los valores de m seran -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3. En nuestracomparacin del edificio, estos valores representaran las distintas

habitaciones en las que esa persona podra encontrarse.

n =4

n =3

n =2

n =1

l = 0 l = 1 l = 2 l = 34s 4p 4d 4f

l = 0 l = 1 l = 2 3s 3p 3d

l = 0 l = 12s 2p

l = 0

1s


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Por ltimo queda definir en qu "posicin" est esa persona. Si se

considera que slo puede optar entre dos posiciones, para el caso del

electrn tomar una de ellas. Esta informacin se define con el

nmero cuntico de spin s. Este nmero indica el sentido de giro delelectrn, y solo tiene 2 valores: + y -

Para terminar, existe una restriccin expresada en el Principio deexclusin de Pauli, que postula que en un mismo tomo no puedenexistir dos electrones con los cuatro nmeros cunticos iguales. Por lo

menos deben diferenciarse en el nmero de spin.

Si retomamos el ejemplo de nuestro edificio especial, esta restriccin

sera que no podra haber dos personas en una misma habitacinubicadas en la misma posicin.

Configuracin electrnica

De acuerdo al modelo atmico moderno escribir la configuracinelectrnica (CE) de un tomo significa ubicar sus electrones en susrespectivos niveles y subniveles de energa.

Para averiguarla, se necesita conocer el nmero atmico (Z).

Le mostramos a continuacin un ejemplo y le sugerimos queconsulte la figura de la pirmide:

Para Z = 7

CE = 1s2 2s2 2p3

Donde:

Los nmeros representan los niveles de energa que posee este

tomo. En este caso el tomo tiene 2 niveles, es decir n = 1 y n = 2.

Las letras s yp representan los subniveles de energa de cada nivel.

Por ejemplo

cuando n = 2, hay dos subniveles: 2s y 2p.


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Los superndices expresan la cantidad de electrones que hay en

cada subnivel.

En este caso, 1s

2

quiere decir que tiene dos electrones en elsubnivel.

En particular, se llama configuracin electrnica externa (CEE) a ladistribucin de los electrones del ltimo nivel de energa.

Para Z = 9

CE= 1s2 2s2 2p5

La configuracin electrnica externa es 2s2 2p5 porque el nmero 2representa el mayor nivel de energa del tomo.

Le proponemos algunas actividades para aplicar lo aprendido

Actividad n 2

1. Indique cules de los siguientes tomos son istopos. Justifique la

respuesta.

Elemento A Z

1 14 6

2 35 17

3 39 20

4 12 6

5 40 20

6 37 17


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2. Complete la tabla con los nmeros cunticos m y s.

n l m s

4 1

3. Determine el valor del nmero cuntico que falta para describircada electrn:

a. n = 2, l= 0 , m = , s = + 1/2

b. n = 3, l= , m = 2, s = - 1/2

c. n = 3, l= 1 , m = -1, s =

4. Para las siguientes afirmaciones, decida si son verdaderas o falsas yjustifique las elecciones:

AFIRMACIN V/F JUSTIFICACIN

a. En el segundo nivel de

energa pueden existirorbitales s,p y d.

b. El modelo atmicoactual considera

que orbital es sinnimo

de rbita.

c. Dos electrones de un

mismo tomo deben tenerlos valores de sus cuatro

nmeros cunticos iguales.

d. Se puede decir que lostomos son

fundamentalmente espacios

vacos.


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Revisemos las respuestas:

1. El anlisis de la tabla nos permite ver que:

Los elementos 1 y 4 son istopos entre s.



2. La tabla completa es

n l m s

4 1 -1,0,1 +1/2 -1/2

3. La respuesta, en cada caso, es:

a. n = 2, l= 0, m = 0 , s = +1/2b. n = 3, l = 2 , m = 2 , s = -1/2

c. n = 3, l= 1, m = -1, s = +1/2 -1/2

4. El cuadro completo es el siguiente:


a. En el segundo nivel deenerga pueden existir

orbitales s,p y d.

b. El modelo atmicoactual considera

que orbital es sinnimo

de rbita.

F Para el nivel 2 (n = 2) los posibles

orbitales son los que tengan

valores de l= 0 l= 1. Lo que

significa orbitales de tipo s p

F Para el modelo atmico actual un

orbital es el espacio donde es

probable encontrar al electrn.

En tanto que una rbita indicaba,

segn el modelo de Bohr, la

trayectoria circular que describa

el electrn.


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Esperamos que haya podido comprender los conceptos fundamentales

de la unidad. Como habr podido observar, en algunos casos

profundizamos los temas ms que en otros. Esto se debe a que nos

ajustamos a los objetivos de nuestro programa dejando de lado aquello

que excede este nivel de enseanza.

Las siguientes 4 unidades formarn parte de la Gua de estudio 2.


c. Dos electrones de un

mismo tomo deben tenerlos valores de sus cuatro

nmeros cunticos iguales.

d. Se puede decir que lostomos son

fundamentalmente espacios

vacos.

F Contradice el principio de

exclusin de Pauli

V El modelo de Rutherford plantea

que el tomo tiene un ncleo

muy pequeo, y los electrones se

disponen a gran distancia de l,

entre enormes espacios vacos.

siatemas materiales,.estructura atomica

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