ESTRUCTURA ATÓMICA NÚMEROS CUÁNTICOS NUBE ELECTRÓNICA PROBLEMAS RESUELTOS

PROBLEMA 1 :
La relación de las masas de 2 isótopos es 8/5 y la diferencia de sus neutrones es 6. ¿Cuál es la suma de las masas? 
A) 22 
B) 20 
C) 24 
D) 28 
E) 26 
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "E"
PROBLEMA 2 :
Los átomos del mismo elemento que poseen distintos números másicos se denominan isótopos. Como en realidad corresponde al mismo elemento, tendrán el mismo número atómico aunque tengan distintos números de neutrones. Los compuestos suelen existir en forma de mezcla de moléculas con distintas masas moleculares relativas. Si la masa atómica relativa del galio es 69,7 y el galio está compuesto por dos isótopos: galio-69 y galio-71, calcule el porcentaje de abundancia del galio-69. 
A) 65% 
B) 72% 
C) 56% 
D) 86% 
E) 68% 
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "A"
Estructura atómica. Número atómico. Número de masa. Unidad de masa atómica. Isótopo, Masas atómicas. Modelos Atómicos, ondas. Números cuánticos. ConfiguraCión electrónica de átomos e iones. 
EL ÁTOMO Y SU ESTRUCTURA 
La teoría Atomista de Leucipo y Demócrito del siglo V antes de Cristo quedó relegada hasta inicios de siglo XIX cuando Dalton plantea nuevamente un modelo atómico surgido en el contexto de la química, en el que se reconoce propiedades específicas para los átomos de diferentes elementos luego surge el modelo de Thomson en el cual el átomo presenta carga eléctrica y es a través del experimento de Rutherford y su modelo de átomo nuclear por el que se establece que en el núcleo se ubican los protones y en la envoltura electrónica los electrones. 
Finalmente, el modelo de Böhr plantea la existencia de órbitas y es corregido por el modelo actual del átomo plantea la existencia de orbitales o reempe (región espacio energética de manifestación probabilística electrónica). En 1932, Chadwick realizó un descubrimiento fundamental en el campo de la ciencia nuclear: descubrió la partícula en el núcleo del átomo que pasaría a llamarse neutrón. 
REPRESENTACIÓN DEL ÁTOMO: NÚCLIDO
Donde:
A = número de masa = N°protones + N° neutrones
Z = número atómico = Nº de protones.
PARTÍCULAS DEL ÁTOMO
PARTÍCULA SÍMBOLO MASA (g) CARGA ( C )
Electrón e 0
Dalton Thomson Rutherford Böhr Schrödinger
(1803) (1904) (1911) (1913) (1926)
TEORÍAS Y MODELOS ATÓMICOS
CONCEPTOS BÁSICOS
Teoría de
Dalton
- Discontinuidad de la materia.
- Los átomos del mismo elemento tienen igual masa y
propiedades (no se considera el concepto de isótopos).
Modelo de
Thomson
- El átomo se considera como una esfera de carga positiva,
con los electrones repartidos como pequeños gránulos.
Modelo de
Rutherford
Modelo de
Böhr
- Existencia de órbitas, cada una de las cuales se identifica por
un valor de energía, el desplazamiento del electrón de un nivel
a otro lo hace absorbiendo o emitiendo energía.
Modelo de la
mecánica
cuántica
- Plantea el concepto de orbital.
- El electrón queda definido por cuatro números cuánticos (n, ℓ,
mℓ y ms).
En 1926, Erwin Schrödinger desarrolló una ecuación que interpreta el carácter de onda
del electrón que, juntamente con la relación matemática de De Broglie y el Principio de
Incertidumbre de Heisenberg, contribuyen grandemente al planteamiento del modelo
actual del átomo. Actualmente, en base a la ecuación de Schrödinger y a otros estudios
adicionales, el electrón de un átomo se puede describir por cuatro números cuánticos.
NÚMEROS CUÁNTICOS
NÚMERO CUÁNTICO VALORES REPRESENTA
Número cuántico principal: “n” 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ...........  Nivel de energía
Número cuántico azimutal
ó secundario: “ ℓ ”
0(s), 1(p), 2(d), 3(f),......(n – 1)
Subnivel de
energía
Número cuántico magnético:
“mℓ” – ℓ .......... 0 ............ + ℓ
Orbital
Número cuántico de spin: “ms”
o “s” + 1/2 ; – 1/2
Giro del electrón
COMBINACIÓN DE NÚMEROS CUÁNTICOS
VALORES DE
“n”
VALORES DE
“ℓ”
VALORES DE
“mℓ”
n = 1 ℓ = 0 (1s) m = 0
n = 2 ℓ = 0 (2s) m = 0
ℓ = 1 (2p) m = –1, 0, +1
- Conceptos de núcleo y envoltura electrónica.
Los electrones giran generando una nube electrónica de gran
volumen, alrededor del núcleo muy pequeño (modelo
planetario).
Química
EJERCICIOS
1. El átomo es la partícula más pequeña de un elemento químico que conserva las
propiedades de dicho elemento; es un sistema dinámico y energético en equilibrio.
Al respecto, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F).
I. El átomo está formado por un núcleo pequeño y una envoltura de gran volumen.
II. El protón y el neutrón, llamados también nucleones, tienen masa similar.
III. Todos los isótopos de un elemento poseen el mismo número de protones.
A) VVV B) VFV C) FVF D) FFF E) VVF
Solución:
I. VERDADERO: El átomo está formado por un núcleo pequeño y una envoltura de
gran volumen, en el núcleo atómico están los nucleones (protones y neutrones) y
en la envoltura se encuentran los electrones girando alrededor del núcleo.
II. VERDADERO: Al protón y al neutrón se les llama nucleones, se encuentran en el
núcleo y su masa es similar y determinan la masa total del átomo.
PARTÍCULA SÍMBOLO MASA (g) CARGA ( C )
III. VERDADERO: Los isótopos, son átomos del mismo elemento que tiene igual
número de protones, pero diferente número de neutrones, por lo tanto, diferente
número de masa.
Rpta: A
2. El átomo o el ion de un elemento se representa, en forma simbólica, mediante un
NÚCLIDO. La siguiente representación corresponde al núclido de un átomo,
sobre el cual se puede decir que:
I. El núcleo tiene 16 protones y 16 neutrones, ambos son llamados nucleones.
II. El número atómico (Z) del elemento es 16, igual al N° de electrones en la
envoltura.
III. Si este átomo gana dos electrones, el respectivo ion se representa por
A) VVV B) VFV C) FVV D) VVF E) VFF
Solución:
I. VERDADERO: Corresponde a un elemento que tiene 16 protones y 16
neutrones en el núcleo.
II. VERDADERO: El número atómico del elemento es Z = 16 y en un átomo neutro
es igual al número de electrones en la envoltura.
III. FALSO: si este átomo gana dos electrones, el respectivo ion se representa por
porque, cuando se forma el ión, solo varía el N° de electrones, el N° de
nucleones permanece constante.
Rpta.:
3. Las tres partículas subatómicas fundamentales que componen a un átomo son los
protones, neutrones y electrones. Determine la representación del isótopo de un
elemento X que tiene 30 protones y 45 neutrones.
4. El vanadio (Z = 23) es un elemento metálico que se encuentra en distintos minerales
y se emplea principalmente en algunas aleaciones. En la naturaleza se encuentra
bajo la forma de dos isótopos, 50V y 51V, cada uno con un % de abundancia de 49,9
y 50,1 respectivamente, determine la masa atómica del vanadio.
A) 45,1 B) 49,0 C) 50,5 D) 50,0 E) 55,5
Solución:
Masa atómica = 50 x 0,499 + 51 x 0,501 = 24,95 + 25,55 = 50,5
Rpta. C
5. Los números cuánticos son parámetros que caracterizan los estados energéticos
probables para el electrón en un orbital, así como las características de este. Al
respecto, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F).
I. El número cuántico principal “n” puede tener valores 0, 1, 2 ………...
II. El número cuántico secundario puede tener valores 0, 1, 2 ………..(n–1)
III. En un subnivel ℓ = 3 existen 7 orbitales.
A) VFV B) FVV C) VVV D) FVF E) FFF
Solución:
I. FALSO. El número cuántico principal (n) no puede tener valor = 0.
II. VERDADERO. El número cuántico secundario va desde 0 hasta n – 1.
III.VERDADERO. Si para el subnivel f (ℓ = 3) por ello el número de orbitales es
2 ℓ +1 así 2(3) + 1 = 7.
Rpta.: B
6. La energía asociada a un subnivel de energía y para un orbital se obtiene sumando
el número cuántico principal (n) y el numero cuántico secundario (l). Determine la
alternativa en la que aparecen los valores de “n” y “ℓ” respectivamente cuya
combinación correcta genera un subnivel de mayor energía.
A) 4 y 1 B) 3 y 2 C) 4 y 2 D) 5 y 1 E) 3 y 1
Solución:
La suma de “n” + “ℓ” determina la energía de un subnivel. De acuerdo a los valores
podemos elaborar la siguiente tabla:
C y D presentan los valores más altos para la suma, pero en D el valor de “n” es
mayor. El orden de los subniveles de acuerdo a su energía es:
Rpta.: D
7. El aluminio (Z = 13) puro es un material blando y poco resistente a la tracción. Para
mejorar estas propiedades mecánicas se forma aleaciones con otros elementos,
principalmente magnesio, manganeso, cobre, zinc y silicio. Respecto al aluminio,
indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F).
I. Presenta un electrón desapareado y seis orbitales llenos.
II. Presenta cuatro subniveles llenos y dos niveles llenos.
III. Su último electrón presenta los números cuánticos (3, 1, 1, +1/2).
A) VVV B) VFV C) VFF D) FVF E) FFF
Solución:
13Al = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 →
3p1
I. VERDADERO: Presenta 1 electrón desapareado y 6 orbitales llenos (3 del “s” y
3 del “p”)
II. VERDADERO: En el subnivel “s” para que esté lleno debe tener 2e– y en
subnivel “p” debe tener 6e– por lo cual de la configuración dada se puede
visualizar que presenta 4 subniveles llenos (3 “s” y 1 “p”). Para que un nivel “n”
esté lleno debe tener 2n2 electrones en ese nivel, entonces:
Nivel 1 debe tener 2e–.
Nivel 2 debe tener 8 e–.
Nivel 3 debe tener 18 e–.
Según la configuración electrónica el nivel 1 y 2 están llenos. El nivel 3 solo
tiene tres electrones; por lo tanto, solo tiene 2 niveles llenos.
III. VERDADERO: Su último electrón presenta los números cuánticos (3, 1, –1,
+1/2).
Rpta.: A
8. Un ion es una especie con carga eléctrica positiva o negativa. Se produce como
consecuencia de una pérdida o ganancia de electrones. Con respecto al ion 30Zn2+,
determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) según corresponda.
I. Su configuración electrónica es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8.
II. Posee dos electrones desapareados.
III. Los números cuánticos para su último electrón son (3, 2, +2, 1/2)
A) VFV B) VVF C) FFF D) FVF E) FFV
Solución:
I. FALSO: Su configuración electrónica es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0 3d10
II. FALSO: Según la configuración electrónica del ion se observa que todos los
electrones están apareados.
III. VERDADERO: En el caso del ion 30Zn2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0 3d10
n = 3, ℓ = 2
ml = +2, ms = –1/2
Los números cuánticos para su último electrón son (3, 2, +2, 1/2)
Rpta.: E
9. El óxido cúprico (CuO) se utiliza como pigmento en cerámicos y también como
suplemento dietético en animales con deficiencia de cobre. Determine el último
término de la configuración electrónica y el número de electrones desapareados que
tiene el ion cúprico (Cu2+) si su número atómico es 29.
A) 3d10 y 2 B) 3d9 y 1 C) 4s0 y 3 D) 4s1 y 4 E) 3d8 y 5
Solución:
29Cu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 → 29Cu2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0 3d9
A partir de la configuración electrónica del catión se puede decir que el ultimo término
de la configuración electrónica es 3d9 y solo hay 1 electrón desapareado.
Rpta.: B

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