guia problemas unidad n° 2 - Universidad Nacional de Río Negro

Universidad Nacional de Río Negro – Odontología
Introducción a los Fundamentos Biológicos: Química
Guía de estudio Nº2
GUIA DE ESTUDIO Nº2: Estructura atómica y clasificación periódica
I.- Conceptos básicos:
Estructura atómica. Modelo de Bohr y modelo orbital. Orbitales atómicos. Niveles y subniveles de energía
electrónica. Configuración electrónica. Configuración electrónica externa.
Número atómico y número másico. Isótopos. Iones.
Tabla periódica de los elementos. Períodos y grupos. Tendencias periódicas en las propiedades de los
átomos: radio atómico, electronegatividad y energía de ionización. Tendencias periódicas en las
propiedades de los elementos: metales, no metales, metaloides.
Magnitudes atómico - moleculares: masa atómica, masa molecular, mol, número de Avogadro, volumen
molar.
II.- Fundamentación:
Los átomos constituyen las piedras fundamentales de todos los materiales. Comprender la estructura y las
propiedades de los átomos, así como la variación periódica de estas últimas permite en el campo de la
odontología explicar diferentes fenómenos que ocurren a nivel molecular.
III.- Objetivos:
Conocer la estructura interna de los átomos.
Diferenciar los distintos tipos de partículas subatómicas.
Escribir la configuración electrónica de los átomos.
Predecir la ubicación de un elemento químico de acuerdo a su configuración electrónica.
Comprender las tendencias periódicas en cuanto al carácter metálico, la electronegatividad, el radio
atómico y el radio iónico.
Conocer las diferentes magnitudes moleculares y aplicarlas a la resolución de problemas
estequiométricos sencillos.
IV.- Desarrollo
Para empezar: situación problemática
Completar el siguiente relato:
El maravilloso mundo del magnesio
El magnesio es un elemento que se encuentra ampliamente distribuido en la superficie terrestre y en
el agua de mar, la cual contiene un 0,13 % de este elemento. Esta última constituye una de sus principales
fuentes de obtención. En consecuencia, si se quisiera extraer magnesio del agua marina, a partir de una
tonelada de agua podríamos obtener …………………………………. Kg de magnesio.
El magnesio se presenta en la naturaleza en forma de sales y minerales, principalmente dolomita, de
los cuales también puede obtenerse el elemento. Además, el magnesio tiene una importante función
biológica, ya que forma parte de una de las moléculas responsables de la vida en este planeta: la clorofila.
Cada molécula de clorofila contiene un solo átomo de magnesio.
El magnesio, que se representa mediante el símbolo........, se ubica en la tabla periódica en el ........
período y en el grupo ........ Por lo tanto, debido a esta ubicación, lo clasificamos como un .................. y como
un elemento ........................ Su número másico es .......... , un mol de átomos de magnesio pesa .......... gramos
y un átomo de magnesio pesa .......................gramos.
El átomo de magnesio posee ........ protones y ........ electrones. El número de electrones de valencia es ........ Al
perder estos electrones, el magnesio adquiere la configuración del gas noble ........ y se transforma en el ión
........, el cual es un ............ .
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Actividades complementarias
Actividad Nº 1:
1.1.- Para cada par de los siguientes elementos: Ar y K; Ni y Co; Te y I, indicar cuál presenta:
a) mayor masa
b) menor número atómico
c) mayor número de electrones
1.2.- Indicar el número de protones, neutrones y electrones en cada una de las siguientes especies:
11
199
200
a) B
b) Hg
c)
Hg
5
80
80
1.3.- Un átomo de un elemento representativo tiene 6 protones y 4 neutrones:
a) ¿Cuál es su número atómico?
b) ¿Cuál es su número másico?
c) ¿Cuántos electrones tiene?
d) ¿En qué grupo y en que período de la tabla periódica se encuentra?
e) ¿Cuál es su símbolo químico y cuál su nombre?
1.4.- Un ión bivalente positivo posee 18 electrones y A = 41.
a) ¿Cuántos neutrones, protones y electrones tiene el átomo neutro y cuántos el ión?
b) Escribir la configuración electrónica del átomo neutro e indicar en qué grupo y período se
encuentra en la tabla periódica.
Actividad Nº2:
Completar la siguiente tabla:
Nombre del
elemento
molibdeno
Símbolo
químico
96
42Mo
Número
atómico
Número
másico
Número de
protones
47
14
61
14
20
78
20
cesio
calcio
27
13Al
Número de
neutrones
3+
Actividad Nº3:
Elegir de la siguiente lista los símbolos que representen:
a) grupo de isótopos
b) átomos con el mismo número de neutrones
c) conjunto de átomos diferentes con el mismo número másico
Actividad Nº4:
4.1.- Dadas las siguientes especies químicas: Na; Na +1; O; O -2; Br; Br -1; Ca, Ca +2:
a) Escribir la C.E. y la C.E.E. de cada una
b) En el caso de los iones, indicar cuál es el gas noble de igual C.E.
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Número de
electrones
Cargas
eléctricas
18
0
0
1+
0
2+
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4.2.- Los átomos de un elemento neutro tienen 2 electrones con n = 1, 8 electrones con n = 2, 8 electrones
con n = 3 y 1 electrón con n = 4. Suponiendo que los átomos de este elemento están en su estado
fundamental, indicar:
a) El número atómico, nombre y símbolo del elemento.
b) Número total de electrones en orbitales s, que tiene un átomo de dicho elemento.
c) Número total de electrones en orbitales p, que tiene un átomo de dicho elemento.
4.3.- Dados los siguientes elementos de símbolos hipotéticos:
X, cuyo átomo tiene una CEE 3s2 3p4
Q, cuyo átomo tiene un total de 12 electrones
R, cuyo átomo tiene una CE 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
a) ¿Cuántos electrones tiene en total un átomo del elemento X? ¿Y del R?
b) Ordenen los elementos según su número atómico decreciente.
c) ¿Cuál o cuáles de estos elementos tiene en sus átomos el máximo número de electrones en el nivel
3 de energía?
4.4.- Indicar cuáles de las siguientes configuraciones electrónicas no corresponden al estado fundamental del
átomo que representan. Justificar en forma sintética:
a) 1s1 2s1
b) 1s2 2p1
c) 1s2 2s1 2p1
d) 1s2 2s2 2p1
Actividad Nº5:
5.1.- Señalar si son correctas o no las siguientes afirmaciones, justificando en forma sintética las respuestas:
a) El ion O2- tiene menor radio que el átomo de O.
b) El ion Tl3+ tiene menor radio que el ion Tl+.
5.2.- Señalar si son correctas o no las siguientes afirmaciones, justificando en forma sintética las respuestas:
a) El ión Cs+ tiene igual radio que el ión l-.
b) El ión Ca2+ tiene mayor radio que el ión S2-.
Actividad Nº6:
6.1.- Sabiendo que la fórmula molecular del dióxido de carbono es CO2, indicar:
a) su atomicidad
b) su masa molecular
c) su masa molar
d) el número de moléculas que hay en un mol de moléculas
e) la masa de una molécula
6.2.- La masa de Fe (hierro) en una dieta recomendada para un adulto es de 18 g/día. ¿Cuántas moléculas de
hierro contiene?
6.3.- ¿Cuál es la masa de 3,7 moles de moléculas de CO2 (dióxido de carbono) y cuál es el número de
moléculas correspondientes?
6.4.- ¿Cuántos moles de moléculas de KMnO4 (permanganato de potasio) corresponden a 1,2 1023 moléculas?
6.5.- ¿Qué masa de O2 (oxígeno) hay contenida en un tubo de 100 L a PTE?
6.6.- A presión y temperatura estándar (PTE) 80 g de flúor ocupan el mismo volumen que 150 g de otro gas
diatómico de la familia de los halógenos, ¿de qué gas se trata?
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Actividad Nº 7:
7.1.- Señalar la opción correcta y justificar mediante cálculos.
En 102,06 g de sulfato de calcio, CaSO4 y 105,23 g de carbonato de sodio, Na2CO3, hay el mismo número de:
a) moles de moléculas
b) moléculas
c) átomos de oxígeno
7.2- Alrededor del 75% del peso corporal humano está constituido por agua. Para una persona de 65,0 kg,
calcular:
a) los moles de moléculas de agua que la conforman.
b) la cantidad de moléculas de agua.
c) la cantidad de átomos de hidrógeno.
7.3.- Las hembras de muchas especies de insectos segregan, con el fin de atraer a los machos, un tipo especial
de compuestos denominados feromonas. La forma molecular de una de ellas es C19H38O y la cantidad
segregada por la hembra en cada oportunidad es de, aproximadamente, 1,00 10-12g. Indicar:
a) la masa molar de la feromona citada.
b) el número de moléculas de feromona que segrega la hembra en cada oportunidad.
c) el número de átomos de hidrógeno que hay en esa cantidad.
d) el número de átomos de hidrógeno que hay en un mol de moléculas de compuesto.
7.4.- La fórmula química de la cafeína es C8H10N4O2. Analizar la veracidad de las siguientes afirmaciones y
justificar mediante cálculos:
a) la masa molar de la cafeína es de 170 g/mol.
b) una molécula de cafeína posee 20 átomos totales.
c) 0,125 moles de cafeína contienen 21,25 g de cafeína.
d) 50,0 g de cafeína corresponden a 50 moles de cafeína.
V.- Respuestas a los problemas numéricos
Actividad Nº6:
6.2.- 1,9 1023 moléculas
6.3.- 162,8 g ; 2,23 1024 moléculas
6.4.- 0,2 moles
6.5.- 142,86 g
Actividad Nº7:
7.2.- a) 2,71 103 mol de moléculas; b) 1,63 1027 moléculas; c) 3,26 1027 átomos de hidrógeno
7.3.- a) 282 g/mol; b) 2,13 109 moléculas; c) 8,11 1010 átomos de hidrógeno; d) 2,29 1025 átomos de
hidrógeno
VI.- Bibliografía recomendada
Angelini y Col. “Temas de Química General”. Manuales Eudeba. 1995.
Atkins-Jones. “Principios de química. Los cambios del descubrimiento”. Edit. Panamericana: 3ra edición.
2005.
Brown. “Química. La ciencia central”. Pearson: 9na edición. 2004.
Chang R. “Química”. McGraw Hill: 7ma edición. 2005.
Garritz y Chamizo. “Tú y la Química”. Pearson Educación: 5ta edición. 2005.
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