1 ACTIVIDAD ACUMULATIVA “MODELO ATÓMICO DE LA M

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ACTIVIDAD ACUMULATIVA
“ M O D E L O A T Ó M I C O D E L A M E C ÁN I C A C U ÁN T I C A ”
NOMBRE:
NOTA (ACUMULATIVA):
CURSO: 1º MEDIO
PUNTAJE:
FECHA:
Objetivos:
1. Conocer una descripción elemental del modelo mecano cuántico.
2. Identificar lo números cuánticos para un electrón determinado.
3. Desarrollar la C.E.E. para distintos átomos.
I. ACTIVIDADES DE REESTRUCTURACIÓN DE IDEAS, DE DESARROLLO O APLICACIÓN DE
LAS NUEVAS IDEAS Y DE REVISIÓN
1. MECÁNICA CUÁNTICA
Todas las dificultades que existían en la física atómica mencionadas no se solucionaron de forma
lógica hasta que Heisemberg y Schrödinger de forma independiente resolvieron magistralmente el
problema de la constitución atómica, creando una nueva doctrina que se conoce en la actualidad
con el nombre de mecánica cuántica.
1.- En el modelo de Bohr, el electrón gira en torno al núcleo en órbitas circulares. Según la
mecánica cuántica, los electrones se sitúan en orbitales. ¿Qué es un orbital?
2.- ¿Qué son los electrones, según este modelo?
3.- Quién(es) desarrollo(aron) este modelo?
4.- La descripción del electrón en un orbital necesita cuatro números cuánticos que definen las
características del electrón. Conocidos esos números, podemos caracterizar el orbital,
independientemente del elemento de que se trate.
Al respecto, cuáles son estos números cuánticos, qué valores pueden tomar y qué característica
del orbital determinan.
5.- Observe el siguiente esquema.
Indique en cada caso si el electrón
absorbe o emite energía. Explique.
2. NIVELES DE ENERGÍA Y SUBNIVELES
6.- Al igual que sucedía en el modelo de Bohr-Sommerfeld, aunque el número cuántico principal
caracteriza cada uno de los niveles energéticos, los electrones ocupan en realidad niveles de
energía ligeramente distintos a éstos, denominados subcapas o subniveles.
a) ¿Qué número cuántico caracteriza cada uno de estos subniveles?
b) Todos los orbitales que pertenecen a un mismo subnivel; por ejemplo 2px, 2py y 2pz, tienen
igual o distinta energía?
7.- A continuación se muestran los orbitales tipos s, p, d y f.
a) Escribe el nombre de cada orbital.
b) Indica el número de orientaciones que posee cada uno.
c) Señala el número de electrones que puede contener, como máximo, cada orbital.
2
8.- ¿Qué reglas permiten determinar el orden de energía de los distintos subniveles? Explíquelas
brevemente.
9.- Considerando el desdoblamiento de los niveles de energía, dibuje un diagrama en el que se
muestren todos los niveles y subniveles correspondientes a los valores que van desde n = 1 hasta
n = 6.
10.- Si el número cuántico principal “n” tiene valor 4:
a) ¿Qué tipo de orbitales existen?
b) ¿Cuáles son los valores posibles de “l”?
c) ¿Cuántos electrones se pueden ubicar?
11.- ¿Qué nombre recibe la capa cuyo número cuántico principal es 2?
12.- En un átomo ¿cuántos electrones puede haber con los mismos números cuánticos?
13.- Basándose en el esquema siguiente:
a) ¿Por qué el nivel 4 es más grande que los demás?
b) ¿Qué representan los valores de “l”?
c) ¿Qué orbitales se encuentran en el nivel principal 3?
14.- A continuación se esquematiza qué representan los números cuánticos “l” y “m”
a) ¿Qué representa “m”?
b) Para l = 1: dibuje el orbital que representa con sus
respectivas orientaciones.
15.- Completa la siguiente tabla en la que se deben mostrar los niveles principales y sus posibles
desdoblamientos u orbitales..
Nivel
principal
(n)
1
Número máximo de
Subniveles u
electrones que se
Orbitales que tiene
pueden poner (2·n2)
s
2·12 = 2·1 = 2
s
2
p
s
3
p
d
s
p
4
d
f
Número cuántico
secundario “l”
0
Número de
orientaciones de los
orbitales (“m”
3
3. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
16.- Se denomina configuración electrónica a la distribución de los electrones en los orbitales de un
átomo. Busca información sobre las distintas reglas que se deben seguir para determinar la
configuración electrónica de un átomo en su estado fundamental.
17.- Escribe la configuración electrónica de los siguientes elementos:
F (Z = 9), Ca (Z = 20), Kr (Z = 36) y Hg (Z = 80).
18.- Los orbitales se representan habitualmente como cajas y los electrones mediante flechas. Por
ejemplo, a configuración electrónica del Nitrógeno (Z=7) es 1s2 2s2 2p3 y la disposición de los
electrones en los distintos orbitales sería:
19.- Escribe la configuración electrónica y dibuja en cajas la disposición de los electrones del B (Z
= 5), O (Z = 8) y Ne (Z = 10).
20.- Indica, justificando en cada caso la respuesta, cuáles de las siguientes disposiciones de
electrones en orbitales son incorrectas para el carbono (Z = 6).
21.- Los números atómicos del P y Mn son 15 y 25, respectivamente.
a) Escribe la configuración electrónica de cada uno de ellos.
b) Indica los números cuánticos que corresponden a los electrones situados, en cada caso, en los
orbitales más externos.
22.- a) ¿Qué significado tiene el número cuántico principal, n?
b) ¿Cuántos electrones pueden ocupar la capa L (n = 2 de un átomo?
c) ¿Cuántos electrones pueden existir en un mismo átomo con n = 4 y l = 3.
Complete la siguiente tabla:
Símbolo
Z
C
6
Fe
S
K+
O-2
Mn
25
Ag
Rb+
Zn
A
p
56
32
26
e-
10
55
108
85
N
6
16
20
8
Configuración Electrónica
1s22s22p63s23p6
[Kr] 5s2 4d9
37
30
35
II. ACTIVIDADES DE REFUERZO Y RECUPERACIÓN
23.- ¿Qué aportación realizó Sommerfeld al modelo de Bohr?
24.- ¿Qué diferencia hay entre las órbitas y los orbitales?
25.- ¿Qué relación existe entre los espectros de luz emitida por gases que se encuentran en el
interior de tubos de descarga y la existencia de niveles energéticos en la corteza atómica?
26.- ¿Cuál es la frecuencia del fotón de luz emitido por un átomo de hidrógeno cuando un electrón
salta del nivel n = 5 (E5 = -0.54 eV) al nivel n = 3 (E3 = –1.51 eV).
27.- a) Escribe la configuración electrónica del potasio.
4
b) Indica los cuatro números cuánticos que caracterizan al electrón de mayor energía.
28.- Señala las contestaciones verdaderas:
Todos los orbitales 3p tienen la misma forma.
Un orbital 5p y otro 6p tienen la misma forma.
Un orbital 7p tiene mayor tamaño que uno 6p.
Un orbital 5s tiene menor energía que uno 6p.
29.- Escriba las configuraciones electrónicas para los siguientes átomos:
35
Br
29
Cu
79
Au
37
Rb
92
U
47
Ag
30
Zn
14
Si
30.- Indique los números cuánticos “n” y “l” para el último electrón.
a) 1s2 2s2 2p3
b) 1s2 2s
c) … 4s2 3d10
d) … 4s2 3d1
e) 1s2
f)
… 3s2 3p6
31.- Los elementos A, B y C tienen de número atómico 20, 30 y 35. a) Escribe la configuración
electrónica e indicar grupo y periodo de cada uno. b) Indica el ion más estable de cada uno de
ellos.
32.- Un elemento presenta 25 protones en su núcleo. A partir de esta información:
a) determine su número atómico
b) identifique el elemento químico
c) desarrolle su configuración electrónica
33.- Desarrolle la configuración de los siguientes iones:
Li +
Ce
+
Ba
2+
F
-
I-
Mg
2+
Br
–
34.- Si después de llenar el orbital 1s con 2 electrones aún quedan 2 electrones más, ¿dónde se
ubicarán estos electrones?
35.- La siguiente configuración: 1s2 2s2 2p6
___________
3s2 3p3 corresponde al elemento cuyo Z es:
36.- Si el número atómico del Be es 4, la configuración electrónica del ión Be +2 es:
_________________________________________________________
37.- El número cuántico principal "n" determina: ________________________
38.- La notación 2s1 indica que: ______________________________________
39.- El volumen de un átomo depende de: _____________________________
40.- Complete la siguiente tabla:
n
1
l
0
m
0
orbital
(1,0,0)
2
0
1
0
-1
0
1
(2,0,0)
(2,1,-1)
(2,1,0)
(2,1,1)
3
0
1
0
-1
0
1
-2
-1
0
1
2
(3,0,0)
(3,1,-1)
(3,1,0)
(3,1,1)
(3,2,-2)
(3,2,-1)
(3,2,0)
(3,2,1)
(3,2,2)
2
5
41.- Conteste Verdadero o Falso. Justifique los falsos.
a) _____ Los electrones permanecen fijos en sus órbitas.
b) _____ Los electrones ubicados en órbitas más cerca del núcleo poseen más energía.
c) _____ Los orbitales atómicos permitidos en n = 4 son 4.
d) _____ Los orbitales f pueden contener como máximo 10 electrones.
e) _____ El número cuántico magnético indica las formas de las nubes electrónicas.
V. ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN
42.- La Mecánica cuántica tiene como base física, aparte de la hipótesis de Planck, la hipótesis de
dualidad onda-corpúsculo enunciada por Luis de Broglie y el principio de incertidumbre de
Heisemberg.
a) Busca información sobre la hipótesis de Broglie.
b) Calcula la longitud de onda asociada a un cuerpo de 1 g que se mueve con una velocidad de 50
m/s.
c) Un electrón se mueve con una velocidad de 106 m/s. Calcula la longitud de onda asociada.
d) Busca información sobre el principio de incertidumbre de Heisemberg.
e) Considérese un objeto de 10-6 m de diámetro, que pese 10-6 Kg y avance a una velocidad de 1
m/s. Si se determina la velocidad con una imprecisión de 10-3 m/s, calcula la imprecisión en la
determinación de la posición. ¿Tiene importancia dicho error respecto al tamaño del objeto?
f) Considérese ahora un electrón, cuyo tamaño se cifra en 10 -5 m, que avance con la misma
velocidad que el objeto del apartado anterior (determinada también con igual imprecisión). Calcula
la indeterminación en su posición. ¿Tiene ahora importancia dicha imprecisión respecto al tamaño
del objeto?
g) ¿Qué implicación tiene este principio en la descripción de partículas microscópicas?
0
1
IA
2
3
4
5
6
7
IIA
2
H
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
He
3
4
5
6
7
8
9
10
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
11
12
13
14
15
16
17
18
Na
Mg
IIIB
IVB
VB
VIB
VIIB
19
20
21
22
23
24
25
26
27
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
37
38
39
40
41
42
43
44
VIIIB
IB
IIB
Al
Si
P
S
Cl
Ar
28
29
30
31
32
33
34
35
36
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
55
56
57*
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
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84
85
86
Cs
Ba
La
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pl
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Hg
Tl
Pb
Bi
Po
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Rn
87
88
89+
104
105
Fr
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(Ku) (Ha)
6