Guía didáctica. Unidad 04

Los átomos y su complejidad Unidad 4

1 Programación de aula* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2 Sugerencias didácticas

Presentación de la unidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Contenidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Trabajo en el laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Pon a prueba tus competencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3 Actividades de refuerzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4 Actividades de ampliación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5 Propuestas de evaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6 Solucionario de la unidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21*(Esta programación podrás encontrarla también en el CD Programación)

3 ES

O

G U Í A D I DÁ C T I C A UNIDAD 4

Los átomosy su complejidad

CO N T E N I D O

2 Unidad 4 Los átomos y su complejidad

Los contenidos de esta unidad corresponden al Bloque III del currículo oficial de la asignatura de Física y Química, Diver-sidad y unidad de estructura de la materia, que se imparte en el tercer curso de Educación Secundaria Obligatoria.Nos enfrentamos a uno de los problemas que más respuestas ha encontrado a lo largo de la historia de la ciencia. Laexperimentación, la intuición o simplemente la suerte han provocado en muchos casos avances considerables en el cam-po de la naturaleza íntima de la materia.A finales del siglo XIX y principios del XX sufrió un gran impulso gracias al método científico. El diseño de experimentosque aportaban soluciones era continuo: nuevas partículas, interacciones, campos, etc.; sin embargo, había que presentaral resto de la humanidad estos hallazgos y de nuevo se recurrió a la ayuda inestimable de los modelos.Un modelo en ciencia es una idealización mental gráfica de un sistema físico o de un fenómeno natural. Los modelosatómicos han permitido que la química evolucione con gran rapidez, ya que gracias a ellos se ha conseguido conocer afondo en la escuela las características de la materia. En esta unidad vamos a estudiar cómo es la materia por dentro,cómo son los átomos que la componen y cuáles son sus características principales.Esta unidad permite trabajar competencias básicas tales como la lingüística, la competencia para aprender a apren-der, la competencia para la interacción con el mundo físico, competencia para el tratamiento de la información y com-petencia digital y competencia para la autonomía e iniciativa personal.

Las leyes ponderales y el modelo atómico de Dalton.El descubrimiento de la electricidad y los modelos ató-micos de Thomson y Rutherford.– Desarrollo de la capacidad para discernir entre lo que

es una descripción de las observaciones o de loshechos y lo que es una interpretación teórica.

– Utilización de modelos para explicar la estructura ató-mica.

– Reconocer la importancia de los modelos y su con-frontación con los hechos empíricos.

– Valorar el cambio y la adaptación en el tiempo de lasteorías y modelos científicos.

Número atómico y masa atómica. Isótopos.La corteza atómica.Iones.

– Realización de cuestiones que relacionen las partícu-las fundamentales con el número atómico, la existen-cia de iones, isótopos, etc.

Ideas actuales sobre los átomos.

– Realización de experiencias de laboratorio en las quese pongan de manifiesto algunas propiedades de loselementos químicos.

– Valorar la provisionalidad de las explicaciones como algocaracterístico del conocimiento científico, y como basedel carácter no dogmático y cambiante de la ciencia.

– Utilización de fuentes de información sobre la vida yla actuación de los científicos.

Y además… podrás consultar esta programación didácticay la legislación vigente en el CD Programación de Tusrecursos y en http:// www.secundaria.profes.net.

Unidad 4 Los átomos y su complejidad

CONTENIDOS

Programación de aula

OBJETIVOS CRITERIOSDE EVALUACIÓN

COMPETENCIAS BÁSICAS

1. Conocer las leyes ponderales dela química e interpretar fenó-menos electrostáticos cotidia-nos, reconociendo su importan-cia en la elaboración de los pri-meros modelos atómicos.

1.1. Conocer las leyes ponderales de la química y re-conocer su importancia en la elaboración del mo-delo atómico de Dalton.

• Lingüística.• Aprender a aprender.• Tratamiento de la infor-

mación y competencia di-gital.

• Autonomía e iniciativa per-sonal.

1.2. Comprender e interpretar fenómenos electros-táticos cotidianos y conocer el modelo atómico deThomson y Rutherford (modelo atómico nuclear).

2. Distinguir las partes del átomo(núcleo y corteza), diferenciandolas partículas que lo componen.Manejar los conceptos de nú-mero atómico, número másico,masa atómica e isótopo.

2.1. Distinguir las partes del átomo (núcleo y corteza),diferenciando las partículas que lo componen.

• Aprender a aprender.• Tratamiento de la infor-


• Interacción con el mundofísico.

2.2. Manejar los conceptos de número atómico, nú-mero másico, masa atómica e isótopo.

3. Conocer la estructura electróni-ca de átomos sencillos y manejarel concepto de ion. Reconocer laimportancia de la teoría atómicade la materia y los métodos ac-tuales para el estudio del átomo.

3.1. Conocer el modelo atómico de Bohr y la distri-bución de los electrones según los niveles de ener-gía, para átomos sencillos. Manejar el conceptode ion.

• Aprender a aprender.• Tratamiento de la infor-


• Interacción con el mundofísico.

• Lingüística.3.2. Reconocer la importancia de la teoría atómica de

la materia y los métodos actuales para el estudiodel átomo.

3Los átomos y su complejidad Unidad 4

ORIENTACIONES METODOLÓGICAS

1. Conocimientos previosDesde principio de curso conocen las características del método científico y cómo, a partir de este, se pueden construirmodelos basados en el estudio y en la experimentación. En otros cursos se les ha hablado ya de un universo formadopor los mismos elementos, lo que servirá de base para explicar las leyes que rigen sus numerosas combinaciones.

Para comprender las leyes ponderales de la química, es preciso que entiendan el concepto de elemento y, para ello,diferenciar correctamente entre mezclas, disoluciones y sustancias puras (conceptos ya estudiados en la unidad 3).

Utilizando experiencias sencillas, el alumnado ha de ser capaz de interpretar cualitativamente algunos hechos quedemuestran que la materia está compuesta por partículas. Además deben valorar el manejo del instrumental científi-co y las habilidades adquiridas en la interpretación de los datos obtenidos utilizando dichas experiencias.

2. Previsión de dificultadesLa primera dificultad será hacer entender el hecho de que la materia es discontinua. Para afrontarla, podemos utilizarcualquiera de las experiencias propuestas en la página inicial y completarlas con otros experimentos macroscópicossencillos, como por ejemplo mezclar azúcar con canicas, y a partir de estos certificar la existencia del átomo.

Comprender los aspectos ponderales de las reacciones químicas suele entrañar cierta dificultad, siendo fundamenta-les para entender el modelo atómico de Dalton. El experimento de Rutherford es de difícil comprensión; además, losalumnos no obtienen sus mismas conclusiones, porque la relación de dimensiones núcleo-átomo, que es lo que Ruther-ford aporta, está adulterada por todos los dibujos de átomos presentes en los libros.

Los conceptos de número atómico, número másico y masa atómica no entrañan demasiada dificultad, pero son con-ceptos fundamentales para comprender la unidad. El concepto de isótopo tampoco resulta especialmente complicado,pero sí el cálculo del valor promedio de sus masas, lo que se solventa realizando varios ejercicios.

El concepto de corteza lo suelen entender como una capa sólida que recubre físicamente al átomo. Es preciso expli-carles que solo los electrones la forman, y que sin su presencia no existiría tal corteza. Además, hay que hacer espe-cial hincapié en el número de electrones que puede ocupar cada capa de la corteza, con independencia de que el áto-mo disponga o no de ese número de electrones y asociarlo al comportamiento químico de las sustancias.

3. Vinculación con otras áreas• Ciencias de la naturaleza: el concepto de elemento y sus combinaciones se utiliza en todas las disciplinas de cien-

cias: química, física, biología, geología, etc., lo que vincula esta unidad con las Ciencias de la naturaleza.

• Ciencias sociales: el inicio de la era atómica a raíz de los modelos propuestos, o la importancia de los isótopos radiac-tivos en la medicina y la investigación, relacionan esta unidad con las Ciencias sociales.

• Lengua castellana y Literatura: empleo del contexto verbal y no verbal y de las reglas de ortografía y puntuación. Lalectura comprensiva del texto, así como de los enunciados de los problemas y ejercicios.

• Matemáticas: aunque en pequeñas cantidades, se proponen algunos ejercicios que precisan la utilización de estra-tegias en la resolución de problemas y la traducción de expresiones del lenguaje cotidiano al lenguaje algebraico.

• Tecnología: manejo de las tecnologías de la información y la comunicación en diferentes proyectos.

• Lengua extranjera: búsqueda de información en otro idioma.

4. TemporalizaciónPara desarrollar la unidad se recomienda la organización del trabajo en un mínimo de 12 sesiones:

Páginas iniciales (2 sesiones). Lo que vas a aprender. Desarrolla tus competencias. Experimenta.

Epígrafes 1 a 6 (6 sesiones). Contenidos. Resolución de ejercicios propuestos. Resolución de actividades.

Resumen y Trabajo en el laboratorio (2 sesiones). Repasar contenidos. Explicación y desarrollo de la práctica.

Pon a prueba tus competencias (2 sesiones). Interacciona con el mundo físico. Aprende a pensar. Utiliza las TIC. Lee y com-prende.

5. Sugerencia de actividadesElaborar experiencias que permitan comprobar la discontinuidad de la materia (por ejemplo, con piedras y arena).

6. Refuerzo y ampliaciónLos distintos estilos de aprendizaje y las diferentes capacidades del alumnado pueden precisar de propuestas para afian-zar y reforzar algunos contenidos. Se sugiere realizar las actividades de refuerzo que aparecen al final de este cua-derno.

La necesidad de atender a alumnos que muestren una destreza especial para la consolidación de los conceptos de launidad hace preciso el planteamiento de actividades de ampliación. Se sugiere realizar las que aparecen al final de estecuaderno.



CONTRIBUCIÓN DE LA UNIDAD A LA ADQUISICIÓN DE COMPETENCIAS BÁSICAS

Competencia lingüística.A través de los textos que se proponen al principio (Desarrolla tus competencias) y al cierre de la unidad (Interaccionacon el mundo físico y Lee y comprende), y de los enunciados y la resolución de algunas actividades, se trabaja la comu-nicación oral y escrita de modo que permiten conocer y comprender diferentes tipos de textos, adquirir el hábito de lalectura y aprender a disfrutar con ella.

Competencia para aprender a aprender.En las secciones Experimenta y Trabajo en el laboratorio se puede trabajar la construcción del conocimiento, pues, apartir del método científico, el alumno debe relacionar la información e integrarla con los conocimientos previos y conla experiencia. Asimismo permite desarrollar el pensamiento crítico y analítico y potenciar el pensamiento creativo. Elalumno puede aplicar nuevos conocimientos en situaciones parecidas y admitir diversas respuestas posibles ante unmismo problema, buscando diferentes enfoques metodológicos para solventarlo.Además, la unidad también trabajará el manejo de estrategias para desarrollar las propias capacidades y generar cono-cimiento, a partir del método científico aplicado al trabajo en el laboratorio, fomentando la observación y el registrosistemático de hechos y relaciones para conseguir un aprendizaje significativo, así como el desarrollo de experienciasde aprendizaje que fomentan las habilidades individuales y el trabajo cooperativo.

Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico.En las secciones Experimenta y Trabajo en el laboratorio, se fomenta la adquisición de esta competencia, mediante laaplicación del método científico. Los alumnos pueden reconocer la naturaleza, fortalezas y límites de la actividad inves-tigadora, pueden diferenciar y valorar el conocimiento científico frente a otras formas de conocimiento, pueden identi-ficar preguntas o problemas relevantes sobre situaciones reales o simuladas, o pueden realizar predicciones, obtenerconclusiones basadas en pruebas y contrastar las soluciones obtenidas.

Competencia para el tratamiento de la información y competencia digital.A lo largo de toda la unidad, los alumnos encontrarán referencias a la página web LIBROSVIVOS.NET; y al final, la sec-ción Utiliza las TIC (Investigando los espectros), donde podrán hacer uso de las herramientas tecnológicas. A través devídeos, actividades interactivas, páginas web, etc. conocerán diferentes recursos tecnológicos y utilizarán los progra-mas informáticos más comunes.

Competencia para la autonomía e iniciativa personal.Las lecturas propuestas en las secciones Desarrolla tus competencias y Lee y comprende, así como Experimenta y Tra-bajo en el laboratorio, permiten el desarrollo de la autonomía personal, potenciando el conocimiento profundo, ajusta-do y realista de uno mismo, cultivando la autoestima, desarrollando la responsabilidad, la perseverancia, la autocríti-ca, la tolerancia a la frustración, la capacidad de demorar la satisfacción inmediata y el espíritu de superación.También se puede trabajar sobre la planificación y realización de proyectos, analizando las distintas posibilidades y limi-taciones para emprenderlos, poniendo en práctica las fases de desarrollo de los mismos y planificando e identificandolos objetivos, gestionando así el tiempo con eficacia. Además, aprenderán a afrontar los problemas de forma creativa,aprender de los errores, reelaborar los planteamientos previos, elaborar nuevas ideas, buscar soluciones y llevarlas ala práctica.

Otras competencias de carácter transversal

Aprender a pensar.Esta actividad de la unidad se centra en el desarrollo del sentido crítico del alumno a través del análisis de informa-ción o datos concretos, su contraste con la realidad y la obtención de conclusiones razonadas. Se puede relacionar tam-bién con alguna competencia tal como la social y ciudadana y con la medioambiental.



EDUCACIÓN EN VALORESLos contenidos de la unidad y el trabajo específico porcompetencias permiten desarrollar la educación en valores:– Se puede tratar la educación para la salud a partir del

uso que se da en medicina a los isótopos radiactivos.– Desde la educación para el consumo se abordan temas

relacionados con la energía obtenida a partir de la fisióny la fusión nuclear, y enlazar con contenidos relaciona-dos con la educación medioambiental, aludiendo alpotencial contaminante de sus residuos.

MATERIALES DIDÁCTICOS

LABORATORIOMechero Bunsen; ácido clorhídrico; hilo de nicromo; cáp-sulas de porcelana; espátula; sales (por ejemplo cloruros)de sodio, potasio, bario y cobre.

INTERNEThttp://www.secundaria.profes.net

TRATAMIENTO ESPECÍFICO DE LAS COMPETENCIAS BÁSICAS EN LA UNIDADA lo largo de la unidad se trabajan diversas competencias. Sugerimos un itinerario en el que se han seleccionado cua-tro de ellas, con el objeto de llevar a cabo un trabajo metódico y un registro de las mismas.


COMPETENCIA1º nivel de concreción

SUBCOMPETENCIA2º nivel de concreción

DESCRIPTOR3er nivel de concreción

DESEMPEÑO4º nivel de concreción

Competencialingüística

Comunicación oralen diferentescontextos.

Comprender e interpretar todotipo de mensajes orales ensituaciones comunicativas ycon intenciones comunicativasdiferentes.

Comprende e interpreta adecuadamente los textos oralespropuestos en la unidad.– Desarrolla tus competencias (pág. 65).– Interacciona con el mundo físico (pág. 82) y Lee y

comprende (pág. 83).– Actividades 1, 2, 3, 4, 5, 9, 27, 33, 35, 38, 41 y 46.

Comunicaciónescrita en diferentescontextos.

Leer, buscar, recopilar, procesary sintetizar la informacióncontenida en un texto paracontribuir al desarrollo delpensamiento crítico.

Procesa y resume la información y responde correctamente a lascuestiones propuestas sobre los textos planteados en la unidad.– Desarrolla tus competencias (pág. 65).– Interacciona con el mundo físico (pág. 82). Lee y

comprende (pág. 83).– Actividades 1, 2, 3, 4, 5, 9, 27, 33, 35, 38, 41 y 46.

Competenciapara aprender

a aprender

Construcción delconocimiento.

Relacionar la información conlos conocimientos y con laexperiencia. Desarrollar elpensamiento crítico, analítico ycreativo.

Mediante el trabajo en el laboratorio, obtiene información y larelaciona con los conocimientos adquiridos previamente. Desarrollael pensamiento crítico y analítico, y muestra creatividad.– Experimenta (pág. 65).– Trabajo en el laboratorio (pág. 79).

Manejo deestrategias paradesarrollar laspropias capacidadesy generarconocimiento.

Observar, registrar y relacionarhechos para aprender.Desarrollar experiencias deaprendizaje y adquirirhabilidades individuales y detrabajo cooperativo.

Aprende por la observación y el registro sistemático de hechos yrelaciones, a partir de las experiencias de laboratorio y adquierehabilidades individuales de aprendizaje y de trabajocooperativo.– Experimenta (pág. 65).– Trabajo en el laboratorio (pág. 79).

Competenciaen el

conocimiento yla interaccióncon el mundo

físico

Aplicación delmétodo científico endiferentes contextos.

Realizar predicciones con losdatos que se poseen, obtenerconclusiones basadas enpruebas y contrastar lassoluciones obtenidas.

Conoce el método científico y resuelve correctamente lascuestiones planteadas en lo que se refiere al trabajo en ellaboratorio.– Experimenta (pág. 65).– Trabajo en el laboratorio (pág. 79).

Medio natural ydesarrollosostenible.

Comprender la influencia de laspersonas en el medio ambientea través de las diferentesactividades humanas y valorarlos paisajes resultantes.

Es consciente de los cambios que la actividad humana produceen el medio ambiente y se compromete activamente en laconservación de la naturaleza.– Interacciona con el mundo físico (Los isótopos radiactivos).

Aprende a pensar (Los residuos radiactivos) (pág. 82).

Competencia para el

tratamiento dela informacióny competencia

digital

Obtención,transformación ycomunicación de lainformación.

Buscar y seleccionarinformación, con distintastécnicas según la fuente osoporte.

Busca en diferentes páginas de internet para complementar lainformación.– LIBROSVIVOS.NET (págs.: 66, 67, 69, 72, 75 y 81).– Utiliza las TIC (pág. 83).– Actividades: 10, 11 y 26.– Aprende a pensar (pág. 82).

Uso de lasherramientastecnológicas.

Identificar y utilizar las TICcomo herramienta deaprendizaje, trabajo y ocio.

– LIBROSVIVOS.NET (págs.: 66, 67, 69, 72, 75 y 81).– Utiliza las TIC (pág. 83).– Actividades: 10, 11 y 26.– Aprende a pensar (pág. 82).


Presentación de la unidad

Muchos científicos han intentado encontrar las partícu-las que conforman la materia, desde los atomistas grie-gos hasta el actual modelo de la mecánica cuántica. Paraconseguirlo, se han realizado infinidad de experimentosa lo largo de la historia, que en numerosas ocasioneshan sido mal interpretados y relegados al olvido. A lo lar-go de esta unidad se desarrollan los diferentes modelosatómicos, mostrando las leyes y experiencias más sig-nificativas que llevaron a dichos modelos.

La introducción y las preguntas que se sugieren en estapágina ayudarán a iniciar un proceso reflexivo, traba-jando la comprensión lectora y avanzando poco a poco alo largo de toda la unidad para finalizar, a modo de sín-tesis, en Pon a prueba tus competencias.

Para introducir la unidad se puede proponer la activi-dad Experimenta. Nada más sorprendente que el expe-

rimento de la mezcla del agua y el alcohol. A partir deahí deducimos la existencia de una materia disconti-nua. Posteriormente, podemos apoyar esta tesismediante la realización de otros experimentos macros-cópicos sencillos, como por ejemplo mezclar azúcarcon canicas, y a partir de estos certificar la existenciadel átomo.

A continuación se debería efectuar la lectura propuestay después trabajar sobre las cuestiones planteadas, pro-piciando un clima de reflexión y discusión constructivaque lleve a su resolución, concluyendo, entre todos, quela materia es discontinua.

También se pueden mostrar fotografías electrónicas dediferentes materiales que, a simple vista, parecen com-pactos y sin fisuras, para comprobar la discontinuidad dela materia.

1. Las leyes ponderales y el modelo atómico de Dalton

Puede resultar de gran utilidad realizar alguna experien-cia en la que, aparentemente, se gane o pierda masa en elproceso. Por ejemplo, la típica de mezclar vinagre conbicarbonato, en la que se desprende CO2 (gas) y la masafinal resulta menor que la inicial. Si a continuación se rea-liza la misma experiencia, tapando con un globo la boca delmatraz, podremos evitar la pérdida de CO2 y comprobarque el peso final coincide con el inicial, demostrando asíque la masa se conserva.A partir de aquí se pueden explicar las leyes ponderales,empezando por la de Lavoisier (o de conservación de lamasa) y terminando con la de Proust (o de las proporcio-nes definidas).Con el ejemplo que aparece en el margen, podemos expli-car otro caso en el cual la masa, aparentemente, no se

conserva y concluir con la explicación del ejercicio resuel-to que se propone.

En el enlace LIBROSVIVOS.NET de la primera página semuestra una animación que explica cómo se conserva lamateria en una reacción química, lo cual nos puede servirde gran ayuda.

Para entender el modelo de Dalton conviene recordar quees un modelo completamente basado en los aspectos pon-derales de las reacciones químicas (relación de pesos) yque, como comprobaremos, nada tiene que ver con el res-to de los modelos.

En esta segunda página, se propone también un enlace enLIBROSVIVOS.NET donde se puede averiguar, paso a paso,hasta dónde puede llegar a dividirse la materia.

Sugerencias didácticas


Se puede introducir el epígrafe aludiendo a la importan-cia del estudio de los fenómenos eléctricos, que puso demanifiesto la relación íntima entre la electricidad y la cons-titución de la materia.Así, podemos abordar el modelo de Thomson, que surgiócomo respuesta a un experimento que intentaba obtenerpropiedades de la materia, y que fue, prácticamente, el ini-cio de la era atómica.Para explicar el experimento de Rutherford debemos teneren cuenta que es de difícil comprensión. Además, los

alumnos no obtienen sus mismas conclusiones porque larelación de dimensiones núcleo-átomo, que es lo queRutherford aporta, está adulterada por todos los dibujos deátomos presentes en los libros.Conviene, por tanto, utilizar el enlace LIBROSVIVOS.NET,donde se muestra una animación que permite ver con cla-ridad cómo es la estructura de un átomo. Con él, podre-mos abordar el último punto del epígrafe y explicar elmodelo atómico nuclear.

2. El descubrimiento de la electricidad y los modelos atómicos de Thomson y Rutherford

Este epígrafe contiene mucha información y además esfundamental para la comprensión del resto del tema, porlo que es conveniente dedicarle más tiempo que al resto.Los conceptos de número atómico y número másico, asícomo el cálculo del número de electrones en átomos neu-tros, no tienen por qué entrañar dificultad alguna.Para explicar el concepto de masa atómica, se puede com-parar la masa de distintos átomos en función de las par-tículas que hay en sus núcleos.Debemos hacer entender que las masas de los átomos soncantidades muy pequeñas y que no es práctico expresarlasen unidades del Sistema Internacional (gramos o kilogra-mos), por lo que se establecen entonces por comparacióncon la masa de un átomo patrón, que se toma como unidad.

Asimismo, debemos explicar que hay otra forma de expre-sar las masas atómicas: en unidades de masa atómica (u).Esta unidad se ha fijado, arbitrariamente, como la docea-va parte de la masa del isótopo de carbono C-12.

A partir de aquí, podemos introducir el concepto de isóto-po. Podemos apoyarnos en la cuestión planteada en elmargen de esta segunda página o partir de modelos ató-micos, los cuales permiten definir gráficamente conmucha facilidad dicho concepto. Se puede completar elapartado con alguna referencia a los isótopos radiactivos,y su importancia en la medicina y la investigación.

Hay que realizar varios ejercicios de cálculo del valor pro-medio de las masas de los isótopos, pues presentan unaespecial dificultad.

3. Número atómico y masa atómica. Isótopos

Es conveniente que el alumnado comprenda que la corte-za atómica ocupa casi todo el volumen del átomo, aunquetiene una masa muy pequeña comparada con la del núcleo,y que en ella se encuentran los electrones ocupando zonasalrededor del núcleo atómico.Deben desechar la idea de una corteza física, como si setratara de una cáscara, y entenderla como la zona imagi-naria, alrededor del núcleo, por la cual se mueven los elec-trones. Además, debemos hacer ver que dichos electronesocupan distintos niveles (o capas) alrededor del núcleo.Hay que hacer especial hincapié en el número de electro-nes que puede ocupar cada capa con independencia de queel átomo disponga o no de ese número de electrones. Deeste modo, el comportamiento químico de la sustanciadependerá del número de electrones (o del número dehuecos) que haya en dicha capa.Resultará de gran ayuda utilizar el enlace LIBROSVI-VOS.NET, donde se observa cómo se distribuyen los elec-trones en los diferentes niveles energéticos

Es muy útil realizar varios ejercicios tipo tabla en los queproporcionaremos datos alternos, como el número de pro-tones, neutrones, electrones, Z o A, y pediremos que serellene el resto y la distribución electrónica por capas. Asi-mismo, conviene realizar los ejercicios resueltos para con-solidar los conceptos explicados.Para explicar los diferentes niveles de energía de la cor-teza atómica, podemos utilizar el modelo atómico de Bohry asemejar los niveles energéticos del átomo a un edificiode plantas en el que los inquilinos (electrones) solo pue-den habitar en cada piso (niveles de energía), y pasar deunos a otros (saltos electrónicos), absorbiendo energía alsubir y desprendiéndola al bajar. De cualquier forma, esimportante hacer ver que dicho modelo no se ajusta a larealidad del átomo y que los electrones no describen tra-yectorias fijas, sino que existen zonas de máxima proba-bilidad de encontrarlos, denominadas orbitales.

4. La corteza atómica


Notas



El concepto de ion se entiende con facilidad si además seexplica por qué los átomos tienen tendencia a ganar o per-der electrones, aunque esto se abordará en la siguienteunidad.El alumnado, de forma acertada, tiende a asociar el anióncon el exceso de electrones, pero suele equivocarse en elconcepto de catión, el cual asocia a la captación de proto-nes. Por ello, es imprescindible que entiendan que la exis-

tencia de iones se debe siempre al exceso o defecto deelectrones, nunca de protones.El esquema de partículas propuesto en el margen ayuda-rá a comprender dichos conceptos.Será muy útil, también, resolver en grupos los ejerciciosresueltos que aparecen en el epígrafe y, con ayuda deestos, resolver los ejercicios propuestos, con el fin de con-solidar los conceptos explicados.

5. Iones

Enlazando con la explicación del modelo atómico de Bohr,debemos hacer hincapié en que dicho modelo no se ajus-ta a la realidad del átomo y que los electrones no descri-ben trayectorias fijas circulares, sino que existen regionesdel espacio donde hay una probabilidad muy alta de encon-trarlos, denominadas orbitales. De esta forma podremosintroducir el modelo cuántico del átomo.El alumnado suele mostrar curiosidad por los métodosempleados en el estudio de los átomos, pareciéndoles casi

mágico el hecho de que se puedan estudiar las propieda-des de partículas tan pequeñas. Por ello es interesante elúltimo punto de este epígrafe, donde se hace un repaso delos distintos instrumentos que se emplean para el estudiode los átomos.Será de gran utilidad el enlace LIBROSVIVOS.NET dondepodrán comprobar cómo se ven los átomos con un micros-copio electrónico de efecto túnel.

6. Ideas actuales sobre los átomos



Se trata de un experimento sencillo que muestra clara-mente cómo los electrones excitados emiten energía enforma de luz.El primer objetivo de esta práctica es reconocer la pre-sencia de algunos elementos metálicos por la coloraciónde la llama producida al arder.Aunque a simple vista no se observen las rayas del espec-tro, sí puede observarse que la llama adquiere un colorcaracterístico según cuál sea el elemento que contiene lasustancia que se quema. Debemos hacer ver que dichacoloración corresponde a un espectro característico queidentifica a cada uno de los elementos.Si el tiempo lo permite, se puede realizar el experimentocon otras sales y proponer a los alumnos que investiguene identifiquen los posibles elementos que han utilizado.

También se puede proponer como actividad la búsqueda delos diferentes espectros de absorción y de emisión quecorresponden a los elementos estudiados.Conviene continuar potenciando la actitud que exige elmétodo científico, partiendo de la observación, continuan-do con la repetición numerosa de medidas, la anotación dedatos y resultados y la obtención de conclusiones.Es importante, como en todo trabajo de laboratorio, pro-mover la limpieza del material y de las mesas de trabajo,así como que el alumno utilice correctamente materiales,sustancias e instrumentos básicos de laboratorio y respe-te las normas de seguridad del mismo, lo cual también seplantea como objetivo de esta práctica.

Trabajo en el laboratorio. Ensayos a la llama

En esta página se muestran los contenidos de la unidadofreciendo una visión sintetizada de los principales con-ceptos, lo cual permite al alumno organizar las ideas másimportantes.Se puede proponer como actividad utilizar esta página comoguía con el fin de realizar un esquema donde se sinteticen,aún más, los conceptos que aparecen en el resumen.Otra opción es realizar un diagrama de flujo mostrandoalgunas cajas vacías para que las completen los alumnos,de forma individual o por equipos.

Se pueden proponer grupos de tres o cuatro alumnos quepreparen los contenidos a partir del resumen y elaborenuna presentación, en PowerPoint, para exponer delante desus compañeros.Se pueden realizar dibujos de átomos neutros sencillossegún los modelos de Thomson y de Rutherford.Se puede realizar una búsqueda por internet para ampliaralguno de los contenidos que muestra el resumen y tra-bajar así la competencia para el tratamiento de la infor-mación y competencia digital (TIC).

Resumen

Notas



Con este bloque final se busca afianzar las competenciasseleccionadas específicamente en el itinerario: lingüísti-ca, aprender a aprender, interacción con el mundo físico,tratamiento de la información y competencia digital y auto-nomía e iniciativa personal.

INTERACCIONA CON EL MUNDO FÍSICO.Los isótopos radiactivosLa lectura y las actividades propuestas permiten trabajarvarias de las competencias planteadas en la unidad.Las diferentes aplicaciones de los isótopos radiactivos enlos campos de la medicina y la biología permiten abordarprincipalmente la competencia para la interacción con elmundo físico. La interpretación de la información recibi-da, la previsión de las consecuencias de los avances cien-tíficos y tecnológicos, la concienciación para un uso res-ponsable de los recursos naturales, el cuidado del medioambiente, el consumo racional y responsable, y la protec-ción de la salud como elementos clave de la calidad de vidade las personas son aspectos que se trabajarán a partir deesta sección.También se podría trabajar la competencia para el trata-miento de la información y competencia digital, con la acti-vidad 2.

APRENDE A PENSAR.Los residuos radiactivosCon esta sección se pretende trabajar la competenciatransversal aprende a pensar, centrándonos en el des-arrollo del sentido crítico del alumno a través del análisisde información o datos concretos, su contraste con la rea-lidad y la obtención de conclusiones razonadas. Se puederelacionar también con la competencia para la interaccióncon el mundo físico.

Asimismo, se podría trabajar alguna competencia decarácter transversal, como la medioambiental o la socialy ciudadana.

UTILIZA LAS TIC.Investigando los espectros

Este apartado es específico para desarrollar la compe-tencia para el tratamiento de la información y competen-cia digital, utilizando los enlaces que se facilitan e inves-tigando en la red.

También se pueden abordar las competencias aprender aaprender e interacción con el mundo físico, pues se tra-baja la construcción del conocimiento y se fomenta lainvestigación y búsqueda de información para obtenerunos resultados y elaborar alguna conclusión.

LEE Y COMPRENDE.Teorías atómicas de Thomson y Rutherford

El texto permite abordar, principalmente, la competencialingüística, trabajando la comunicación oral y escrita, asícomo la lectura comprensiva, y potenciando el hábito dela lectura y el disfrute de la misma.

Mediante las cuestiones propuestas se pretende que elalumnado extraiga información del texto, lo interprete,lo comprenda y, por último, que reflexione y sea capazde elaborar textos escritos adecuados en relación con lalectura.

La lectura también permite trabajar la competencia en elconocimiento y la interacción con el mundo físico y la com-petencia aprender a aprender, pues trata sobre la necesi-dad de observar y experimentar para alcanzar avances tec-nológicos de gran importancia para la humanidad.

PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS

Notas


ACTIVIDADES DE REFUERZO

Y AMPLIACIÓN

PROPUESTA DE EVALUACIÓN


Actividades de refuerzo

Unidad 4 Los átomos y su complejidad1. Completa los espacios vacíos que aparecen en las siguientes frases.

a) La materia es ; es decir, está formada por partículas denominadas átomos.b) La agrupación de dos o más átomos unidos mediante enlaces forma las .c) Los átomos no se pueden con un microscopio .d) Los solo pueden observarse con un de efecto .

2. Ordena correctamente las siguientes frases correspondientes a las ideas fundamentales que el químico británicoJohn Dalton tenía acerca del átomo.a) La constituida está por átomos materia.b) Los indivisibles no son átomos y se modifican en las reacciones químicas.c) Los átomos iguales de todos son un mismo elemento químico.d) Los átomos son diferentes de diferentes elementos químicos.e) Los de distintos elementos formados están compuestos por la unión de átomos.

3. Copia el esquema conceptual en tu cuaderno y complétalo rellenando las casillas vacías.

4. Siguiendo los movimientos del caballo de ajedrez y empezando por la sílaba más destacada, podrás leer en qué con-siste el modelo atómico nuclear.

Pági

na

foto

cop

iab

le

Modelo atómiconuclear

Núcleo ...... (1) ......

En él se concentra casitoda la ...... (2) ...... delátomo. Consta de lassiguientes partículas:

Distingue dos partes en el átomo:

Es la zona donde los...... (3) ...... giran en

torno al núcleo.Consta de:

Electrones

Protones ...... (6) ......

Con carga ...... (4)...... Eléctricamente neutros

Con carga ...... (5)......

En un ...... (7) ......, coinciden el número de protones y deelectrones, por lo que son eléctricamente ...... (8) ......

ES LOS LOS TE CONS LEC LOS

PRO NES, TÁ E POR COR NES,

TÁN O ZA TRO TRO TI O

MIEN TO NÚ DO LA NEU TO

CLE ES Y QUE TU NES. ES

NES TRAS I EL LOS EN TRAS


5. ¿Cuál de los siguientes modelos crees que correspondeal modelo atómico nuclear? ¿Sabrías identificar a quiéncorresponde el otro modelo?

6. Sopa de letras.Localiza 12 elementos del sistema periódico y, con ayuda de latabla periódica, determina sus números atómicos.

7. Resuelve el siguiente crucigrama.Horizontales. 1. Principal propiedad que se atribuye al átomo.2. Una de las partes que constituyen el átomo según el modeloatómico nuclear. 4. Átomo cuyo número atómico coincide conotro, pero que difiere en el número másico. 6. Partícula, con car-ga negativa y masa muy pequeña, que se mueve alrededor delnúcleo. 8. Elemento del sistema periódico que tiene 89 protones.9. Elemento metálico de color similar a la plata, de número ató-mico 30. 10. Científico que formuló la primera teoría atómica concarácter científico.Verticales. 1. Propiedad que tienen algunos elementos paraganar o perder electrones y quedar como especies cargadaspositiva o negativamente. 3. Zona del átomo en la que se encuen-tran los electrones. 5. (Al revés) Combustible formado funda-mentalmente por carbono. 7. Conjunto de elementos cuyosnúmeros atómicos van desde el 57 al 70. 8. En general, cualquiermodelo que trata de explicar la estructura del átomo.

8. Identifica los siguientes conceptos con sus definiciones.b) Corteza. (2) Átomos que tienen el mismo número atómico, pero distinto número másico.c) Número atómico. (3) Distribución de los electrones en los distintos niveles y subniveles del átomo.d) Número másico. (4) Zona del átomo donde se localizan los electrones.e) Unidad de masa atómica. (5) Átomo con defecto de electrones.f ) Isótopos. (6) Región de alta probabilidad de encontrar electrones.g) Configuración electrónica. (7) Lugar del átomo donde se alojan los protones y neutrones.h) Catión. (8) Ion cargado negativamente.i ) Anión. (9) Número de protones que tiene un átomo.j ) Orbital. (10) La doceava parte de la masa del isótopo de carbono C-12.

ACTIVIDADES de REFUERZO

Pági

na

foto

cop

iab

le

1

5 2 3

4

6 7

8 9

10

a) b)

H W R E T Y U I O MI I A C D U Y I P AD S E A C H N O Ñ GR V U R G E M L B NO A R B R V I E C EG S T O C O B R E SE F G N M I F F X IN O R O J C S U Z OO A R O F I J Z S KR B A S F L M A A FE A Z C B I U B C RS P O T A S I O V SK F H K Ñ X Z D R GL O I R U C R E M HJ A R D R T Y U I M


Actividades de ampliación

Unidad 4 Los átomos y su complejidad1. Calcula en kilogramos la masa atómica de los siguientes elementos:

a) Carbono (masa atómica, 12 u).b) Cobalto (masa atómica, 58,9 u).c) Azufre (masa atómica, 32,1 u).d) Boro (masa atómica, 10,8 u).

2. El muro: comenzando por la sílaba señalada y quitando los ladrillos que se encuentren libres por su parte supe-rior, podrás leer la definición de isótopo.

3. Los siguientes dibujos corresponden a tres átomos de un mismo elemento. Se pide:a) ¿De qué elemento se trata?b) ¿En qué se diferencian y qué tienen en común?c) ¿Cómo se les denomina?d) Averigua cómo se llama cada uno.

(1) (2) (3)

–

+

–

+

–

+

POS A MOS QUE TO

SÓ A SON I

PRE MO ME TAN QUE

TO EL SEN LLOS

A PE TO CO RO

NÚ MI TÓ MIS

NÚ RO CO SI DIS

TIN ME MA RO

Pági

na

foto

cop

iab

le


4. Con ayuda del sistema periódico, completa la siguiente tabla.

5. Escribe la configuración electrónica de los siguientes elementos.

a) Helio (Z = 2).

b) Calcio (Z = 20).

c) Silicio (Z = 14).

d) Níquel (Z = 28).

6. Para escribir la configuración electrónica de un elemento se utiliza el diagrama de Möller. Intenta completar loshuecos que aparecen.

7. Explica qué representa la siguiente imagen.

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6 3d10

4s2 4p6 4d10 4f14

5s2 5p6 5d10 5f14

6s2 6p6 6d10

7s2 7p6

1.er periodo

2.o periodo

3.er periodo

4.o periodo

5.o periodo

6.o periodo

7.o periodo

Símbolo Z A Protones Neutrones Electrones

Be2+ 4 9 5 2

O2− 8 8

H+ 1 1 0

ACTIVIDADES de AMPLIACIÓN

Pági

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foto

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iab

le


Actividades de refuerzo


1. a) La materia es discontinua; es decir, está formada por partículas indivisibles denominadas átomos.b) La agrupación de dos o más átomos unidos mediante enlaces forma las moléculas.c) Los átomos no se pueden observar con un microscopio óptico.d) Los átomos solo pueden observarse con un microscopio de efecto túnel.

2. a) La materia está constituida por átomos.b) Los átomos son indivisibles y no se modifican en las reacciones químicas.c) Todos los átomos de un mismo elemento químico son iguales.d) Los átomos de elementos químicos diferentes son diferentes.e) Los compuestos están formados por la unión de átomos de distintos elementos.

3. (1) corteza; (2) masa; (3) electrones; (4) positiva; (5) negativa; (6) neutrones; (7) átomo; (8) neutro.

4. “El núcleo está constituido por los protones y los neutrones, mientras que en la corteza están los electrones.”

5. a) Modelo atómico nuclear. b) Modelo atómico de Thomson.

6.

7.

8. a-7; b-4; c-9; d-1; e-10; f-2; g-3; h-5; i-8; j-6.

1 I N D I V I S I B L E

O

N 5N 2N Ú 3C L E O4 I S Ó T O P O O

Z B R

A R 6E 7L E C T R Ó N

R A A E8A C T I N I O 9Z I N C

T T A

Ó Á

M N

I I

C 10D A L T O N

O O

ELEMENTO N.º ATÓMICO (Z)

Hierro 26

Cobre 29

Magnesio 12

Potasio 19

Oro 79

Mercurio 80

Azufre 16

Silicio 14

Bromo 35

Hidrógeno 1

Flúor 9

Carbono 6

H W R E T Y U I O MI I A C D U Y I P AD S E A C H N O Ñ GR V U R G E M L B NO A R B R V I E C EG S T O C O B R E SE F G N M I F F X IN O R O J C S U Z OO A R O F I J Z S KR B A S F L M A A FE A Z C B I U B C RS P O T A S I O V SK F H K Ñ X Z D R GL O I R U C R E M HJ A R D R T Y U I M

SOLUCIONARIO



1. a) C = 12 (u) ⋅ 1,66 ⋅ 10-27 (kg/u) = 1,99 ⋅ 10-26 kgb) Co = 58,9 (u) ⋅ 1,66 ⋅ 10-27 (kg/u) = 9,77 ⋅ 10-26 kgc) S = 32,1 (u) ⋅ 1,66 ⋅ 10-27 (kg/u) = 5,32 ⋅ 10-26 kgd) B = 10,8 (u) ⋅ 1,66 ⋅ 10-27 (kg/u) = 1,79 ⋅ 10-26 kg

2. “Isótopos son aquellos átomos que presentan el mismo número atómico pero distinto número másico.”

3. a) Hidrógeno.b) Tienen el mismo número de protones y de electrones, y distinto número de neutrones.c) Se les denomina isótopos.d) Protio (1), deuterio (2) y tritio (3).

4.

5. a) Helio (Z = 2): 1s2

b) Calcio (Z = 20): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

c) Silicio (Z = 14): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2

d) Níquel (Z = 28): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8

6.

7. Representa el modelo atómico de Bohr, según el cual los electrones solo pueden ocupar unas órbitas determina-das en la corteza atómica. Estas órbitas están caracterizadas por su nivel de energía.

1.er periodo

2.o periodo

3.er periodo

4.o periodo

5.o periodo

6.o periodo

7.o periodo

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6 3d10

4s2 4p6 4d10 4f14

5s2 5p6 5d10 5f14

6s2 6p6 6d10

7s2 7p6

Símbolo Z A Protones Neutrones Electrones

Be2+ 4 9 4 5 2

O2− 8 16 8 8 10

H+ 1 1 1 0 0

CI− 17 35 17 18 18

SOLUCIONARIO

ACTIVIDADES de AMPLIACIÓN


APELLIDOS: NOMBRE:

FECHA: CURSO: GRUPO:

1. Indica si son o no ciertas las siguientes afirmaciones:

a) La materia está formada por partículas de polvo.

b) La materia está formada por pequeñas partículas indivisibles llamadas átomos.

c) Los átomos están formados por un núcleo positivo con partículas negativas girando a su alrededor.

d) Los átomos están formados por un núcleo negativo con partículas positivas girando a su alrededor.

2. Para Dalton, algunos elementos químicos se representaban con los siguientes símbolos:

OxígenoK HidrógenoN AzufreT Cobre { CarbonoJ¿Cómo representaría Dalton las siguientes moléculas?:

a) Agua.

b) Dióxido de azufre.

c) Monóxido de carbono.

d) Hidruro de cobre.

3. Se tienen 7 g de hierro que se combinan exactamente con 4 g de azufre, para formar sulfuro de hierro(II). Calcula cuánto hierro se necesita para reaccionar exactamente con 12 g de azufre y cuánto sulfurode hierro (II) se formará.

4. ¿A qué científicos corresponden los siguientes postulados?

a) “… el átomo es como una bola de materia (protones) con los electrones diseminados por ella en suinterior, como las pasas en un pastel…”

b) “… el átomo está formado por un pequeño núcleo en el centro, en el que están los protones y los neu-trones, y una corteza formada por una nube de electrones alrededor del núcleo, que giran alrededorde él…”

c) “… los electrones se encuentran girando alrededor del núcleo atómico en diferentes capas u órbitasde manera similar a cómo los planetas del sistema solar lo hacen alrededor del Sol...”

5. Con ayuda del sistema periódico, completa la siguiente tabla.

Nombre Símbolo Z A p+ n e−

C 6 12

Aluminio 27 14

Hg 80 120

Bromo 80 35

Pági

na

foto

cop

iab

le


PROPUESTA de EVALUACIÓN


6. La masa atómica del cromo es 52 u. Exprésala en gramos.

7. El número atómico del oxígeno es Z = 8. Calcula el número de protones, de electrones y de neutronesde los isótopos O-15 y O-16.

8. El cobre existe en la naturaleza en dos isótopos de masas 63 u y 65 u. La abundancia relativa de cadauno es del 69,09% y del 30,91%, respectivamente. Calcula la masa atómica del cobre.

9. ¿Cómo se distribuyen los electrones en la corteza del átomo de fósforo (Z = 15)?

10. ¿En cuántos niveles pueden situarse los electrones en un átomo? ¿Cuántos subniveles hay en el nivel 4?

11. Indica cuántos electrones caben como máximo dentro de los siguientes subniveles: 2s, 3p, 4d.

12. Halla la configuración electrónica de los elementos de números atómicos Z = 6, Z = 9, Z = 12 y Z = 15.Indica a su vez el grupo y el período a los que pertenecen.

13. Completa la siguiente tabla para los iones K+ (Z = 19, A = 39), Be2+ (Z = 4, A = 9), Cl– (Z = 17, A = 35)y O2– (Z = 8, A = 16).

14. Explica la diferencia entre órbita y orbital.

Símbolo Z N.º de protones N.º de neutronesN.º de electrones

K L M

K+ 19

Be2+ 4

O2− 8

CI− 17Pá

gin

a fo

toco

pia

ble

1. a) Falso.b) Falso.c) Cierto.d) Falso.Criterio de evaluación 1.1

2. a)K+N→KNb)K+T→KTc)K+J→KJd)N+ { →N{Criterio de evaluación 1.1

3. Fe + S → FeS

mFeS = 12 + 21 = 33 g de FeSCriterio de evaluación 1.1

4. a) Thomson.b) Rutherford.c) Bohr.Criterio de evaluación 1.2

5.

Criterio de evaluación 2.1

6. m = 52 u = 52 (u) ⋅ 1,66 ⋅ 10−24 = 8,6 ⋅ 10−23 g


7. Ambos isótopos pertenecen al mismo elemento; portanto, tienen Z = 8.Número de protones = número de electrones = 8Número de neutrones: n = A − Z = A − 8Oxígeno 15 (A = 15): 15 − 8 = 7 neutronesOxígeno 16 (A = 16): 16 − 8 = 8 neutronesCriterio de evaluación 2.2

8. Masa atómica = =

= = 63,6 u


9. En la corteza atómica de un átomo neutro de fósforohay 15 electrones: 2 en la capa K, 8 en la capa L y 5 enla capa M.


10. Se pueden situar en 7 niveles de energía.

En el nivel 4 hay 4 subniveles: s, p, d y f.


11. 2s: 2 electrones.

3p: 6 electrones.

4d: 10 electrones.


12. Z = 6: 1s2 2s2 2p2; período 2, grupo 14.

Z = 9: 1s2 2s2 2p5; período 2, grupo 17.

Z = 12: 1s2 2s2 2p6 3s2; período 3, grupo 2.

Z = 15: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3; período 3, grupo 15.


13.


14. Se denomina órbita a la trayectoria seguida por el elec-trón en torno al núcleo.

Se denomina orbital a la región del espacio donde hayuna probabilidad muy alta de encontrar al electrón.


63 69 09 65 30 91

100

u u⋅ + ⋅⎡⎣⎢

⎤⎦⎥, ,

A A1 1 2 2

100

⋅ + ⋅⎡⎣⎢

⎤⎦⎥(%) (%)

mFe = ⋅ =1274

21( )( )( )

g de Sg de Feg de S

g de Fe

Símbolo Z p+ ne−

K L M

K+ 19 19 20 2 8 8

Be2+ 4 4 5 2

O2− 8 8 8 2 8

CI− 17 17 18 2 8 8

gu

⎛

⎝⎜⎜⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟⎟⎟⎟

Nombre Símbolo Z A p+ n e−

Carbono C 6 12 6 6 6

Aluminio Al 13 27 13 14 13

Mercurio Hg 80 200 80 120 80

Bromo Br 35 80 35 45 35


SOLUCIONES A LA PROPUESTA DE EVALUACIÓN

Propuestas de evaluación

SOLUCIONARIO


SOLUCIONARIO



1. Argumenta cómo se explica la ley de la conservación de la masa en las reacciones químicas mediante la teoríaatómica de Dalton. Calcula cuánto carbono se necesita para reaccionar exactamente con 32 g de oxígeno y produ-cir 44 g de dióxido de carbono.En las reacciones químicas los átomos se recombinan, manteniendo su identidad, por tanto no hay variación de lamasa.La masa del carbono más la del oxígeno debe ser igual a la resultante de dióxido de carbono. Por tanto:m = 44 − 32 = 12 g

2. Al calentar una mezcla de 3,5 g de hierro y 2 g de azufre se obtienen 5,5 g de sulfuro de hierro. Representa el áto-mo compuesto de este sulfuro según la teoría de Dalton y justifica cómo se explica la ley de las proporciones defi-nidas en este caso.Según la teoría de Dalton, el átomo compuesto de sulfuro de hierro se forma por la unión de un átomo de hierro yuno de azufre. En cualquier proceso de calentamiento de la mezcla de hierro y azufre, estas proporciones se con-servan para formar el sulfuro de hierro, por lo que siempre se guardará una proporción definida entre los pesos delas sustancias.

3. Explica por qué los científicos consideraron insuficiente el modelo atómico de Dalton.¿Quién propuso el siguiente modelo atómico? ¿Cómo se podía explicar la electrización de la materia?Lo consideraron insuficiente porque no explicaba la naturaleza eléctrica de la materia.Thomson propuso un modelo de átomo formado por unas partículas con carga eléctrica negativa (electrones), inmer-sas en un fluido de carga eléctrica positiva, que daba como resultado un átomo eléctricamente neutro. De este modose explicaba que la materia pudiera electrizarse al ganar o perder electrones.

4. ¿Por qué Rutherford propuso que el átomo debía tener un núcleo?Rutherford lanzó partículas alfa, que tienen carga eléctrica positiva, como proyectiles sobre una lámina muy del-gada de oro. Observó que la mayoría de las partículas atravesaban la lámina sin desviarse, pero algunas se des-viaban en direcciones diferentes. Para explicar estos hechos, Rutherford propuso que la mayor parte de la masa delátomo estaba concentrada en una región muy pequeña del mismo y que el resto estaba prácticamente vacío.

5. Explica, mediante el modelo atómico de Rutherford, por qué el átomo es eléctricamente neutro.Porque hay el mismo número de electrones en la corteza que de protones en el núcleo.

6. Indica el número de protones y de neutrones del elemento CI.

Número de protones = número atómico (Z) = 17 Número de neutrones: n = A − Z = 35 − 17 = 18

7. Calcula el número de protones, de electrones y de neutrones de los isótopos del oxígeno: O-16, O-17 y O-18.Para los tres isótopos: Número de protones = número de electrones = 8Número de neutrones: O-16: n = A − Z = 16 − 8 = 8 O-17: n = A − Z = 17 − 8 = 9 O-18: n = A − Z = 18 − 8 = 10

8. La masa atómica del calcio es 40,1 u. Expresa este valor en gramos.m = 40,1 u = 40,1 (u) ⋅ 1,66 · 10-24 (g/u) = 6,66 ⋅ 10-23 g

9. Explica por qué un elemento químico no puede identificarse por el número de neutrones que posee su núcleo ató-mico, y sin embargo sí por el número de protones.Los isótopos son los átomos que tienen el mismo número atómico, pero distinto número másico; es decir, tienenel mismo número de protones, pero distinto número de neutrones.

10. Algunas terapias médicas utilizan isótopos radiactivos. En el vídeo: www.e-sm.net/fq3eso34, identifica el isótopoque se utiliza y haz un breve resumen del procedimiento desarrollado. ¿Qué función tienen los isótopos radiacti-vos en este tipo de técnicas?Se utiliza Iridio-192, para evitar que la vena cava vuelva a ocluirse.

3517

EJERCICIOS PROPUESTOS


11. Amplía tu información sobre los niveles energéticos y la estructura atómica en www.e-sm.net/fq3eso35 y realizalas actividades que se proponen.1. Protones. 2. Z = 12 3. En el número de neutrones. 4. La 4. 5. La 3 y la 5.

12. ¿En cuántos niveles pueden situarse los electrones en un átomo? ¿Cuántos subniveles hay en el nivel 3?En 7 niveles de energía. En el nivel 3 hay 3 subniveles: s, p y d.

13. Indica cuántos electrones caben como máximo dentro de los siguientes subniveles: 2p, 3d, 4s.2p: 6 electrones. 3d: 10 electrones. 4s: 2 electrones.

14. ¿Qué significa que la configuración electrónica del cloro es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5?El cloro tiene 2 electrones en el subnivel 1s, 2 en el subnivel 2s, 6 en el 2p, 2 en el 3s y 5 en el 3p.

15. Describe la distribución de partículas subatómicas en el átomo del isótopo 14 del nitrógeno (Z = 7).Número de protones = número de electrones = 7Número de neutrones: n = A − Z = 14 − 7 = 7En el núcleo del nitrógeno 14 hay 7 protones y 7 neutrones.En la corteza atómica hay 7 electrones: 2 en la capa K y 5 en la capa L.

16. Completa en tu cuaderno la siguiente tabla para los isótopos oxígeno 16 y azufre 32.

17. ¿En qué ion se transforma un átomo de aluminio cuando pierde 3 electrones?Catión aluminio (III): Al3+

18. Completa en tu cuaderno la siguiente tabla para los iones Na+ (Z = 11, A = 23) y S2– (Z = 16, A = 32).

19. Dibuja la estructura de Bohr (niveles concéntricos en torno al núcleo) para el átomo de sodio y para el ion positi-vo Na+.

20. Señala qué ideas del modelo atómico de Rutherford se mantienen en los modelos atómicos actuales.El átomo se compone de núcleo y corteza. El núcleo concentra casi toda la masa del átomo y tiene carga negativa.En la corteza se encuentran los electrones, que tienen carga eléctrica negativa. El átomo es en conjunto eléctrica-mente neutro.

Átomo de Na

11 protones11 electrones

11 protones10 electrones

Ión Na+

Símbolo Z N.º de protones N.º de neutrones N.º de electronesK L M

Na+ 11 11 12 2 8

S2− 16 16 16 2 8 8

Símbolo Z N.º de protones N.º de neutrones N.º de electronesK L M

O 8 8 8 2 6S 16 16 16 2 8 6

SOLUCIONARIO

1. ¿Por qué debes limpiar cuidadosamente el hilo de nicromo antes de comenzar cada ensayo?Para evitar que haya trazas de otro elemento que contamine el hilo y desvirtúe el ensayo.

2. Al hacer el ensayo a la llama con una muestra desconocida obtienes una coloración violeta. ¿Qué elemento metá-lico puede estar presente en la muestra?El color violeta pálido indica la presencia de potasio.

TRABAJO EN EL LABORATORIO


21. Los volcanes emiten grandes cantidades de sulfuro de hidrógeno, un gas que reacciona con el oxígeno del aire paraformar agua y dióxido de azufre, otro gas que contribuye a la lluvia ácida, muy dañina para el medio ambiente.

Si 17 g de sulfuro de hidrógeno reaccionan exactamente con 24 g de oxígeno atmosférico para formar 9 g de agua,calcula la cantidad de dióxido de azufre que se produce en este proceso.

La masa de los reactivos es 17 + 24 = 41 g. Como la masa se conserva, también habrá 41 g de productos. Así:

9 + m (dióxido de azufre) = 41 g ⇒ m (dióxido de azufre) = 32 g

22. Los cítricos son una fuente básica de vitamina C para el organismo. Analizando zumo de naranja, se ha compro-bado en el laboratorio que una muestra de ácido ascórbico (vitamina C) contiene 3 g de carbono por cada 4 g deoxígeno.

Posteriormente, al analizar una píldora de vitamina C sintética, se ha comprobado que contiene 0,25 g de carbo-no. Determina qué cantidad de oxígeno se encuentra en esa píldora.

Según la ley de las proporciones definidas:

23. Sabiendo que 1 g de hidrógeno reacciona con 8 g de oxígeno para formar agua, justifica cuáles de las siguientesafirmaciones son correctas:

a) 10 g de hidrógeno + 80 g de oxígeno → 90 g de agua

b) 15 g de hidrógeno + 80 g de oxígeno → 95 g de agua

c) 10 g de hidrógeno + 90 g de oxígeno → 100 g de agua

a) Correcta. Se cumple la ley de conservación de la masa y la ley de las proporciones definidas.

b) Incorrecta. No se cumple la ley de las proporciones definidas (con 15 g de hidrógeno reaccionarían 120 g deoxígeno).

c) Incorrecta. No se cumple la ley de las proporciones definidas (con 10 g de hidrógeno reaccionarían 80 g deoxígeno).

24. El titanio es un metal ligero y resistente muy utilizado en aplicaciones médicas, como prótesis e implantes. Se pue-de obtener haciendo reaccionar cloruro de titanio (IV) con magnesio metálico; en la reacción se obtiene titanio ycloruro de magnesio.

Para obtener 1 kg de titanio es necesario combinar 3,96 kg de cloruro de titanio con 1,01 kg de magnesio.

Calcula qué cantidad de cloruro de magnesio se produce al obtener 1 kg de titanio.

La reacción es: cloruro de titanio (IV) + magnesio → titanio + cloruro de magnesio

Según la ley de conservación de la masa: 3,96 + 1,01 = 1 + m (cloruro de magnesio); m = 3,97 kg de cloruro demagnesio

26. Investiga en internet la concepción atomista de Demócrito: www.e-sm.net/fq3eso36.

a) ¿En qué época vivió Demócrito? ¿Puedes decir quién era Leucipo?

b) En su concepción atomista, ¿los átomos son perceptibles por los sentidos? ¿Por qué?

c) ¿Tenía algún apoyo experimental la teoría atomista de Demócrito?

a) En el siglo V antes de nuestra era. Demócrito fue discípulo de Leucipo (se le atribuye la primera concepción ato-mista).

b) No; los átomos son muy pequeños y no pueden ser percibidos por los sentidos.

c) La teoría atomista de Demócrito era una especulación teórica y carecía de apoyo experimental.

27. Justifica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

a) El modelo atómico de Dalton explica la naturaleza eléctrica de la materia.

b) Todas las partículas subatómicas tienen carga eléctrica.

c) Según el modelo atómico de Dalton, todos los átomos de un mismo elemento químico son idénticos en masa ypropiedades.

a) Falsa. El modelo atómico de Dalton no permite explicar la naturaleza eléctrica de la materia.

b) Falsa. El neutrón es eléctricamente neutro.

c) Verdadera. La teoría de Dalton consideraba idénticos a los átomos de un mismo elemento químico.

ACTIVIDADES

SOLUCIONARIO


28. Dibuja en tu cuaderno un átomo de oxígeno según el modelo de Thomson y según el modelo de Rutherford.¿Permiten estos modelos explicar los fenómenos eléctricos?

En ambos modelos se incluye el electrón como partícula constituyente del átomo, por lo que ambos modelos per-miten explicar los fenómenos eléctricos.

29. El núcleo atómico tiene un diámetro del orden de 10–15 m, y el átomo, del orden de 10–10 m.Calcula qué tamaño tendría el átomo si el núcleo tuviera el tamaño de una bola de 1 cm de diámetro.

Relación entre los diámetros del átomo y del núcleo atómico: = 105

Si el diámetro del núcleo fuera 1 cm (10−2 m), el diámetro del átomo sería: D = 10−2 ⋅ 105 = 1000 m

30. El bromo es un elemento de la familia de los halógenos. Es tóxico y uno de sus usos es la fabricación de produc-tos de fumigación e insecticidas. Sus átomos tienen 35 protones en su núcleo.Escribe la configuración electrónica de su ion más corriente, el Br− (bromuro).1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6

32. Justifica cuáles de las siguientes configuraciones electrónicas son posibles y cuáles no.a) 1s1 b) 1s3 2s2 2p1 c) 1s2 2s2 d) 1s2 2s2 2p8 3s2 3p3

Son posibles la a) y la c). La b) no es posible porque en el nivel 1s solo puede haber un máximo de 2 electrones.La d) no es posible porque en el subnivel 2p puede haber un máximo de 6 electrones.

33. Completa el texto utilizando los siguientes términos: átomo, Dalton, electrón, modelo, núcleo, Rutherford.El descubrimiento del por Thomson demostró que el no era indivisible como sostenía la teoríaatómica de El atómico de Thomson permitía explicar la naturaleza eléctrica de la materia, perono podía ser aceptado tras los experimentos de La mayor parte de la masa del átomo está concentradaen el , en torno al que giran los electrones.El descubrimiento del electrón por Thomson demostró que el átomo no era indivisible como sostenía la teoría ató-mica de Dalton. El modelo atómico de Thomson permitía explicar la naturaleza eléctrica de la materia, pero no podíaser aceptado tras los experimentos de Rutherford. La mayor parte de la masa del átomo está concentrada en el núcleo,en torno al que giran los electrones.

34. Dibuja el esquema de un átomo de boro si Z = 5 y A = 11.

35. Justifica cuáles de las siguientes afirmaciones están de acuerdo con el modelo atómico de Bohr.a) Los electrones describen órbitas circulares en torno al núcleo.b) La energía del electrón en una órbita puede tomar cualquier valor.c) Los electrones permanecen en una órbita estable sin poder saltar a otras órbitas.d) El núcleo atómico es eléctricamente neutro.e) La mayor parte de la masa del átomo está concentrada en su núcleo.a) Sí. En el modelo atómico de Bohr los electrones giran en torno al núcleo en órbitas circulares.b) No. La energía de un electrón en una órbita solo puede tener un valor determinado.c) No. Los electrones pueden saltar de unas órbitas a otras absorbiendo o cediendo energía.d) No. El núcleo atómico tiene carga eléctrica positiva.e) Sí. Como en el modelo de Rutherford, el núcleo concentra casi toda la masa del átomo.

5 electrones5 protones5 neutrones

Átomo de B

10−10

10−15

Modelo de Thomson

Electrones Fluido con carga positiva

Modelo de Rutherford

SOLUCIONARIO


SOLUCIONARIO

36. La siguiente figura es la representación esquemática de un átomo.

a) Indica el número de protones, de electrones y de neutrones que tiene este átomo.b) Escribe su número atómico.c) Identifica el elemento químico correspondiente.d) Escribe su configuración electrónica.a) 3 protones, 3 electrones y 4 neutrones.b) Z = 3c) Litio (Li).d) 1s2 2s1

37. El hidrógeno (Z = 1), el carbono (Z = 6), el nitrógeno (Z = 7) y el oxígeno (Z = 8) son elementos constituyentes delos organismos vivos.a) Escribe sus configuraciones electrónicas.b) Indica el número de electrones de valencia de cada uno de ellos.a) H: 1s1; C: 1s2 2s2 2p2; N: 1s2 2s2 2p3; O: 1s2 2s2 2p4.b) H: 1; C: 4; N: 5; O: 6.

38. Señala las afirmaciones correctas.a) El modelo de Dalton explica los experimentos de Rutherford.b) El electrón y el protón tienen la misma masa.c) La existencia de un núcleo en los átomos fue propuesta por Thomson.d) En el modelo atómico de Bohr los electrones se sitúan en unas órbitas de energía determinada.a) Incorrecta. El modelo de Dalton no explica la existencia del núcleo atómico ni la existencia de partículas carga-

das eléctricamente en el átomo.b) Incorrecta. La masa del protón es casi 2000 veces la masa del electrón.c) Incorrecta. El modelo atómico de Thomson propone un átomo compacto en el que no existe un núcleo donde se

concentre casi toda la masa del átomo.d) Correcta. En el modelo atómico de Bohr los electrones solo pueden situarse en determinadas órbitas.

39. Calcula el número de protones, de neutrones y de electrones de los siguientes átomos:

Be Ne Mg

Be: Número de protones (Z) = número de electrones = 4 Número de neutrones: n = A − Z = 9 − 4 = 5

Ne: Número de protones (Z) = número de electrones = 10 Número de neutrones: n = A − Z = 20 − 10 = 10

Mg: Número de protones (Z) = número de electrones = 12 Número de neutrones: n = A − Z = 24 − 12 = 12

40. El aluminio (masa atómica: 27,0 u) es un material muy utilizado en muchas aplicaciones de la vida cotidiana. Cal-cula el valor en gramos de la masa de un átomo de aluminio.m = 27,0 u = 27,0 (u) ⋅ 1,66 ⋅ 10-24 (g/u) = 4,48 ⋅ 10–23 g

41. Razona si estas afirmaciones son correctas o incorrectas.a) Los electrones situados en la capa N de un átomo se denominan electrones de valencia.b) Si un átomo neutro queda con un exceso de carga positiva se transforma en un catión.c) El número de neutrones del núcleo de un átomo es igual al número másico.a) Incorrecta. Se denominan electrones de valencia los electrones situados en la última capa.b) Correcta. Un ion con carga positiva se denomina catión.c) Incorrecta. El número másico es igual a la suma del número de protones y el número de neutrones.

2412

2010

94

2412

2010

94

42. Refleja en una tabla el número de protones, neutrones (isótopos más abundantes) y electrones en cada capa delos siguientes iones: H+, Mg2+ y Cl–.

43. Describe la distribución en capas de los electrones en los iones O2–, Mg2+ y Al3+.El ion O2− se ha formado al ganar 2 electrones el átomo de O; por tanto, número de electrones = Z + 2 = 18 + 2 = 10El ion Mg2+ se ha formado al perder 2 electrones el átomo de Mg; por tanto, número de electrones = Z − 2 = 12 − 2 = 10El ion Al3+ se ha formado al perder 3 electrones el átomo de Al; por tanto, número de electrones = Z − 3 = 13 − 3 = 10Todos ellos tienen 10 electrones y la misma distribución en capas: 2 en la 1.ª capa y 8 en la 2.ª.

44. Las principales partículas constituyentes del átomo son el electrón, el protón y el neutrón. Sus respectivas masasson: electrón, 5,486 ⋅ 10–4 u; protón, 1,007 28 u; neutrón, 1,008 67 u.a) Exprésalas en gramos.b) Calcula cuántos protones hay en 1 g de protones y cuántos electrones hay en 1 g de electrones.a) Neutrón: m = 1,008 67 u = 1,008 67 (u) ⋅ 1,66 ⋅ 10-24 (g/u) = 1,674 ⋅ 10-24 g

Protón: m = 1,007 28 u = 1,007 28 (u) ⋅ 1,66 ⋅ 10-24 (g/u) = 1,672 ⋅ 10-24 gElectrón: m = 5,486 ⋅ 10-4 u = 5,486 ⋅ 10-4 (u) ⋅ 1,66 ⋅ 10-24 (g/u) = 9,107 ⋅ 10-28 g

b)

45. Completa esta tabla para los iones S2− (Z = 16, A = 32) y Ca2+ (Z = 20, A = 40).

46. Justifica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.a) El número atómico de un elemento es el número de neutrones que tiene en su núcleo.b) El número másico de un elemento es igual al número de partículas que tiene en su núcleo.c) La suma del número de electrones y del número de neutrones de un átomo neutro es igual a su número másico.d) Los iones negativos son átomos que han perdido sus electrones de valencia.a) Falsa. El número atómico de un elemento es el número de protones que tiene en su núcleo.b) Verdadera. El número másico es la suma del número de protones y de neutrones que tiene en su núcleo atómico.c) Verdadera, pues el número de electrones es igual al número de protones en un átomo neutro.d) Falsa. Los iones negativos son átomos que han ganado electrones.

48. El cloro es un elemento muy utilizado para desinfectar el agua en las piscinas. En la naturaleza hay dos isótoposdel cloro: el Cl-35, con una abundancia relativa del 75%, y el Cl-37, con una abundancia relativa del 25%. Indica:a) Los protones y los neutrones que hay en el núcleo de cada uno de estos isótopos.b) La configuración electrónica de cada uno de estos isótopos.c) La masa atómica del cloro (en u).d) Cuántos átomos hay en 10 g de cloro.a) En ambos, Z = 17 protones. N.º de neutrones: n (Cl-35) = A − Z = 35 − 17 = 18; n (Cl-37) = A − Z = 37 − 17 = 20b) En ambos: N.º de electrones = número atómico (Z) = 17. Configuración electrónica de ambos: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5.

c) La masa promedio de las masas de los isótopos es:

d) La masa de un átomo de cloro es 35,5 u. Por tanto, en 10 g de cloro hay:

Ng

g protónprotones=

⋅= ⋅

−

1

1672 106 0 10

2423( )

, ( / ),

Ng

ug

u

átomos=⋅ ⋅

= ⋅−

10

35 5166 10

1

170 1024

23

, ( ), ( )

( )

,

m u= ⋅ + ⋅ =3575

10037

25100

35 5,

Ion Z Número de protones Número de neutrones Número de electronesK L M

S2− 16 16 16 2 8 8

Ca2+ 20 20 20 2 8 8

Ng

g electrónelectrone=

⋅= ⋅

−

1

9107 1011 10

2827( )

, ( / ), ss

Ion Z Número de protones Número de neutrones Número de electronesK L M

H+ 1 1 0

Mg2+ 12 12 12 2 8

CI− 17 17 18 2 8 8


SOLUCIONARIO

SOLUCIONARIO

49. La siguiente figura es la representación esquemática de dos iones.

a) Indica el número de protones, de electrones y de neutrones de cada uno de estos iones.

b) Escribe sus números atómicos respectivos.

c) Identifica los elementos químicos correspondientes.

d) Escribe la configuración electrónica de cada uno de estos iones.

e) Señala qué tienen en común y en qué se diferencian estos iones.

a) Número de protones: F−, 9; Na+, 11.

Número de electrones: 10 (ambos).

Número de neutrones: F−, 10; Na+, 12.

b) F−: Z = 9 Na+: Z = 11

c) Flúor y sodio.

d) F−: 1s2 2s2 2p6 Na+: 1s2 2s2 2p6

e) Tienen la misma configuración electrónica, pero tienen distinto número atómico y distinto número másico.

50. El boro (B) se utiliza en pirotecnia para obtener el color verde en los fuegos artificiales. En la naturaleza hay dosisótopos del boro (Z = 5): el B-10 y el B-11.

a) Indica los protones y los neutrones que hay en el núcleo de cada uno de estos isótopos.

b) Escribe la configuración electrónica de cada uno de ellos.

c) Calcula la abundancia relativa de cada isótopo, si la masa atómica del boro es 10,8 u.

a) En ambos isótopos: número de protones = número atómico (Z) = 5

Número de neutrones: 5 en el boro 10 (n = A − Z = 10 − 5 = 5)

6 en el boro 11 (n = A − Z = 11 − 5 = 6)

b) En ambos isótopos: número de electrones = número atómico (Z) = 5

Configuración electrónica de ambos isótopos: 2 electrones en la 1.ª capa y 3 en la 2.ª.

c) Si la abundancia relativa del boro 10 es x%, la abundancia relativa del boro 11 es (100 – x)%. La masa promediode las masas de los isótopos es 10,8 u:

Hay: 20% (B-10) y 80% (B-11).

51. Relaciona cada componente de la primera columna con el correspondiente de la segunda:

Número de protones Ion positivo

Número de neutrones Átomo con carga eléctrica

Catión Número atómico

N.º partículas del núcleo N.º másico – N.º atómico

Ion Número másico

Número de protones Número atómico

Número de neutrones N.º másico – N.º atómico

Catión Ion positivo

N.º partículas del núcleo Número másico

Ion Átomo con carga eléctrica

mx x

x x= ⋅ + ⋅ − = ⇒ + ⋅ − = ⇒10100

11100

10010 8 10 11 100 1080, ( ) xx = 20

10 neutronesy 9 protones

12 neutronesy 11 protones


52. Los científicos investigan la construcción de reactores de fusión nuclear que sustituyan a los actuales reactoresde fisión nuclear.

La fusión nuclear es el proceso mediante el cual se genera la energía en las estrellas, como nuestro Sol. Los reac-tores de fusión nuclear producirían pocos residuos radiactivos y suministrarían cantidades de energía casi inago-tables. Como materias primas para producir energía los reactores de fusión nuclear necesitarán deuterio y tritio.El deuterio es un isótopo del hidrógeno (Z = 1) de número másico 2. Indica:

a) El número atómico del deuterio.

b) El número de neutrones que tiene en su núcleo.

c) La configuración electrónica.

d) La masa atómica expresada en gramos.

e) Dibuja el esquema de un átomo de deuterio.

a) Z = 1, que es el que corresponde al elemento hidrógeno.

b) n = A − Z = 2 − 1 = 1

c) 1s1, que es la que corresponde al elemento hidrógeno.

d) m = 2 u = 2 ⋅ 1,66 ⋅ 10–24 = 3,32 ⋅ 10–24 g

e)

53. El deuterio se encuentra en el mar en la proporción de 30 g de deuterio por cada metro cúbico de agua marina.Calcula:

a) La cantidad de deuterio que hay en 1 L de agua de mar.

b) La cantidad de agua marina que se necesita para disponer de 1 g de deuterio.

a) Si en 1 m3 de agua marina hay 30 g de deuterio, en 1 L hay: m = 30 ⋅ 10−3 = 0,030 g

b) V = = 33L

54. El tritio es un isótopo del hidrógeno (Z = 1) de número másico 3. Indica:

a) El número atómico del tritio.

b) El número de neutrones que tiene el tritio en su núcleo.

c) La configuración electrónica.

d) La masa atómica expresada en gramos.

e) Dibuja el esquema de un átomo de tritio.

a) Z = 1, que es el que corresponde al elemento hidrógeno.

b) n = A − Z = 3 − 1 = 2

c) 1s1, que es la que corresponde al elemento hidrógeno.

d) m = 3 u = 3 ⋅ 1,66 ⋅ 10–24 = 4,98 ⋅ 10–24 g

e)

p

nn

1(g)0,030 (g/L)

pn


SOLUCIONARIO

SOLUCIONARIO


INTERACCIONA CON EL MUNDO FÍSICOLos isótopos radiactivos

1. Explica el significado de los siguientes términos: diagnóstico, terapéutico, patógeno, geocronología.Diagnóstico: Calificación que da el médico a la enfermedad según los signos que advierte.Terapéutico: Parte de la medicina que enseña los preceptos y remedios para el tratamiento de las enfermedades.Patógeno: Que origina y desarrolla una enfermedad.Geocronología: Disciplina científica que se ocupa de la datación, absoluta y relativa, de la Tierra.

2. Consulta el enlace http://www.e-sm.net/fq3eso37 sobre el uso de los isótopos radiactivos para la conservación dealimentos.a) Enumera las razones que aconsejan la conservación de los alimentos.b) ¿Cuáles son los principales objetivos de la irradiación de alimentos? ¿Cuándo se comenzó a irradiar los ali-

mentos?En el mundo mueren cada año miles de personas como producto del hambre. Las técnicas de irradiación se utili-zan para aumentar el período de conservación de los alimentos y no genera efectos secundarios en la salud huma-na, siendo capaz de reducir en forma considerable el número de organismos patógenos presentes en muchos ali-mentos de consumo masivo.

LEE Y COMPRENDETeorías atómicas de Thomson y Rutherford

1. ¿Qué son las partículas α?Son unidades materiales muy veloces y penetrantes (cationes He2+).

2. ¿Quiénes colaboraron en el experimento de dispersión de partículas α de Rutherford?Geiger y Marsden.

3. ¿Qué propuso Rutherford para explicar la desviación observada de las partículas α?Que la masa del átomo se concentraba en una partícula pequeña y densa, el núcleo atómico.

4. ¿Por qué la suposición de Thomson sobre el átomo era satisfactoria?Porque suponía un sistema electrostáticamente estable.

PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS

55. Aunque el tritio es un isótopo natural del hidrógeno, se obtiene por bombardeo con neutrones del litio (Z = 3), unelemento relativamente abundante en la corteza terrestre. El litio (Li) natural está formado por dos isótopos: Li-6 (7,5%) y Li-7 (92,5%).Indica:a) La configuración electrónica de los isótopos Li-6 y Li-7.b) El número de neutrones de los átomos de estos isótopos.c) La configuración electrónica del ion Li+.d) Calcula la masa atómica del litio natural.a) 1s2 2s1, que es la que corresponde al elemento litio.b) Li-6: n = A − Z = 6 − 3 = 3 Li-7: n = A − Z = 7 − 3 = 4c) El Li+ tiene dos electrones: 1s2.

d) m = 7,5 ⋅ + 92,5 ⋅ = 6,93 u7

1006

100


5. ¿Qué motivó que Rutherford se sorprendiera al conocer los resultados del experimento de desviación de partícu-las α?Rutherford esperaba que todas las partículas atravesaran la lámina de oro.

6. Si el modelo de Thomson hubiera sido correcto, ¿qué resultados habrían obtenido Rutherford y sus colaborado-res al desviar partículas α con láminas metálicas?Ninguna partícula α habría sido desviada con ángulos tan grandes.

7. ¿Por qué Rutherford consideraba incompatible el modelo atómico de Thomson con su experimento?Porque Thomson suponía que la masa del átomo estaba dispersa por todo el espacio que ocupaba el átomo.

8. Explica, con la ayuda del diccionario, las siguientes palabras: consistente, dispersión, haz, partícula.Consistente: Que tiene consistencia.Dispersión: Sustancia aparentemente homogénea, en cuyo seno hay otra finamente dividida.Haz: Conjunto de partículas o rayos luminosos de un mismo origen, que se propagan sin dispersión.Partícula: Parte pequeña de materia.

9. ¿Quiénes habían trabajado con cuerpos radiactivos antes que Rutherford?Los esposos Curie.

10. ¿Por qué el átomo de Thomson era un sistema electrostáticamente estable? ¿Por qué se eligieron las partículasα para atravesar las láminas metálicas?Porque las fuerzas electrostáticas de repulsión entre los electrones pueden equilibrar la fuerza atractiva entre lamasa cargada positivamente y los propios electrones. Las partículas α se eligieron por ser muy veloces y penetrantes.

11. Explica cómo el texto muestra que las teorías científicas nunca se pueden considerar definitivas.Porque las teorías pueden ser refutadas o simplemente completadas mediante la experimentación.

12. En el texto se alude al trabajo de los esposos Curie. Marie Curie recibió en dos ocasiones el premio Nobel, y es unejemplo de mujer dedicada a la ciencia. A partir de la información que puedes encontrar en: http://www.e-sm.net/fq3esoXX prepara una presentación con diapositivas sobre la vida de Marie Curie y sus importantes apor-taciones al avance de la ciencia.Respuesta libre.

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Autoría: Mariano Remacha, Jesús A. Viguera, Antonio Fernández Roura, Alberto Sanmartín • Edición: Antonio Fernández-Roura • Correc-ción: David Blanco • Ilustración: Domingo Duque, Jurado y Rivas • Diseño: Pablo Canelas, Alfonso Ruano • Maquetación: Grafilia S.L. •Coordinación de diseño: José Luis Rodríguez • Coordinación editorial: Nuria Corredera • Dirección editorial: Aída Moya

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Guía didáctica. Unidad 04

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