Atomo resueltos

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QUÍMICA GENERAL PROBLEMAS RESUELTOS Dr. D. Pedro A. Cordero Guerrero ESTRUCTURA ATÓMICA
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    30-Jun-2015
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  • 1. QUMICA GENERALPROBLEMAS RESUELTOSDr. D. Pedro A. Cordero GuerreroESTRUCTURA ATMICA

2. ESTRUCTURA ATMICA - 2 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALESTRUCTURA Y TEORAS ATMICASCONCEPTOS TERICOS BSICOSCOMPOSICIN DEL TOMO:El tomo est dividido en dos zonas:Ncleo, en el cual se encuentran los protones (con masa y carga positiva unidad) y los neutrones (conmasa pero sin carga)Corteza: en la cual se encuentran los electrones (sin masa y con carga negativa unidad)La notacin que se establece cuando se quieren indicar las caractersticas de tomo es:Todos los tomos de un mismo elemento contienen igual nmero de protones (y de electrones si sonneutros) pero pueden tener diferente nmero de neutrones: son los ISTOPOS:(tomos de un mismo elementoque tienen diferente masa atmica). Tienen el mismo nmero de protones paro diferente nmero de neutronesUNIDAD DE MASA ATMICA (UMA): es la doceava parte de la masa de un tomo de Carbono-12. Suequivalencia con el gramo es: 1 gramo = 6,023.10 23UMAsMASA ATMICA: es la masa de un tomo determinado.PESO ATMICO o MASA ATMICA MEDIA: es la media ponderada de las masas atmicas de todos los istoposde un mismo elemento.LA CORTEZA ATMICArbita: Es un concepto que deriva de la teora atmica de Bohr. Representa la trayectoria descrita por unelectrn en su giro alrededor del ncleoOrbital: Es un concepto que deriva de la teora mecanocuntica del tomo. Representa la zona delespacio en la que hay probabilidad de encontrar al electrn. Precisamente la zona de mximaprobabilidad coincide con la rbita de BohrLos electrones se encuentran en diferentes niveles energticos dentro del tomo, los cuales vienencaracterizados por unos parmetros llamados nmeros cunticos, los cuales son unos parmetros que nospermiten localizar al electrn dentro del tomo. Su significado es ligeramente diferente segn la teora de Bohr o lateora mecanocuntica. Son cuatro y su significado es el siguiente:N cuntico principal: n: Nos da idea del volumen efectivo del orbital.Su valor es siempre un nmero entero: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7....N cuntico secundario o azimutal: l: Determina la forma del orbitalSu valor va desde 0 hasta (n - 1) : 0, 1, 2, 3, ... (n - 1)(Segn cual sea su valor se nombran tambin por letras: s = 0, p = 1, d = 2 , f = 3)N cuntico magntico orbital: m l : Nos indica la orientacin del orbital en el espacioSus valores son tambin nmeros enteros DESDE -L HASTA +L: - l, ... -1, 0, +1, ... + lEstos tres primeros nmeros cunticos definen el orbital atmico.N cuntico magntico de spin: m S : Nos indica el sentido de giro del electrn sobre s mismoPuede tomar solamente 2 valores: - y + CONFIGURACIONES ELECTRNICAS. REGLAS QUE LAS RIGEN:Es la distribucin de los electrones en los diferentes niveles y subniveles atmicos. Se basa en tres reglaso principiosPRINCIPIO DE EXCLUSIN DE PAULI: En un mismo tomo no pueden existir dos electrones con suscuatro nmeros cunticos iguales.PRINCIPIO DE AUFBAU O DE LLENADO: Rige el orden de llenado de los diferentes niveles y subniveles.N ATOMICO = N protones = N electrones = 82N MASICO = N protones + N neutrones = 2063 : n DE ATOMOS2+ : N DE OXIDACIONPb 3. ESTRUCTURA ATMICA - 3 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALhm.v=Se realiza utilizando el siguiente diagrama, en el cual comienza a llenarse el subnivel 1s,despus 2s, 2p 3s, etc, siguiendo el orden de las flechas y colocando en cada subnivel elnmero mximo de electrones que quepan en l, hasta terminar con todos los electronesque tenga ese tomo. Si no hay suficientes para completar el ltimo subnivel, ste y soloste quedar incompleto. (Con este diagrama de Moeller no se obtiene la configuracinreal de algunos elementos concretos que son excepciones a la regla general:Cu, Ag, Au,La, etc)El nmero mximo de electrones que caben en cada subnivel es elsiguiente:s = 2 ; p = 6 ; d = 10 ; f = 14PRINCIPIO DE MXIMA MULTIPLICIDAD DE HUND: Los electrones, al ocuparun subnivel, se distribuyen en el mayor nmero posible de orbitales de forma que sus spines seanparalelos (mxima multiplicidad o desapareamiento mximo), as, en el caso de los orbitales p (sontres: p X , p Y , p Z ) entrarn uno en cada orbital: p X1, p Y1, p Z1y despus, entrar elsegundo electrn en cada orbital p X2, p Y2, p Z2ENERGA DEL ELECTRN EN UNA RBITA. ESPECTROS ATMICOS.Un espectro es el resultado de descomponer una radiaccin en todas sus componentes de diferenteslongitudes de onda. Puede ser: espectro contnuo, cuando contiene toda la gama de longitudes de onda oespectro de lineas, cuando contiene solamente radiacciones de algunas longitudes de onda. Segncmo se obtenga, puede ser: espectro de emisin, cuando se obtiene a partir de la luz emitida por uncuerpo, o bien espectro de absorcin, cuando se analiza una luz que atraviesa un cuerpo.Radio de la rbita de Bohr: ,rn .h4.m.Z.e2 22 2=Energa desprendida por un electrn al caer de una rbita a otra interior (Ecuacin de Balmer): Sueleexpresarse como N de ondas: y si se trata del= = 1 22 Z .e .mc.h1n1n2 43FINAL2INICIAL2. ..Hidrgeno Siendo Ry = Constante de Rydberg = 109700 cm - 1E Ry1n1nFINAL2INICIAL2= .Energa de ionizacin de un tomo: Es la energa necesaria para arrancarle a un tomo gaseoso, neutroy en estado fundamental el electrn ms dbilmente retenido. Se calcula aplicando la ecuacin deBalmer teniendo en cuenta que ese electrn va a una rbita infinita, es decir, nFINAL = Radiacciones electromagnticas:c = 8.< , c: velocidad de la luz = 3.10 8m/s ; 8: Longitud de onda; h.< = h.< + .m electn .V 2electrn 2 ; p > 6 , d > 10 , f > 14 . Porello, para que una configuracin electrnica sea correcta, ninguno de los subniveles puede superar esa cifra.A) En los casos dados, la primera de las dos configuraciones A: 1s 22s 22p 2y la B: 1s 22s 22p 13 s 1sonambas posibles ya que en los dos casos cada subnivel contiene el mximo nmero, o menos, electrones de losque admite. En el caso A, los seis electrones se encuentran en los subniveles ms bajos posibles, se trata delestado fundamental o normal de ese tomo. En el caso B, uno de los dos electrones que en el estadofundamental, el A, se encuentran en el subnivel 2p, en este caso se encuentra el un subnivel de mayor energa: el3s, tratndose por tanto de un estado excitado de dicho tomo.B) Para determinar si se trata del mismo tomo, hemos de contabilizar el nmero de electrones de cada uno, yaque este nmero es tambin el nmero atmico del elemento de que se trate, si no est ionizado, que no es elcaso. En ambos casos hay 6 electrones, por lo que se trata de un tomo del elemento n 6 ( el CARBONO), encual en el caso A se encuentra en su estado fundamental, y en el caso B en estado excitado.C) Dado que en el caso B se encuentra en estado excitado, uno de los dos electrones del subnivel 2p se encuentraen un subnivel con mayor energa: el 3s, que se encuentra ms alejado del ncleo. Por tanto, para extraer esteelectrn del tomo se necesitar menos energa que en el caso A.A-03Si los nmeros atmicos respectivos de nitrgeno, argn, magnesio y cobalto son 7, 18, 12 y 27.a) Escriba las configuraciones electrnicas de los referidos tomos.b) Escriba las configuraciones electrnicas de los iones N 3 -, Mg 2 +y Co 3 +e) Indique el nmero de electrones desapareados que existen en el elemento nitrgeno y en losiones Mg 2 +y Co 3 +del apartado anterior. 10. ESTRUCTURA ATMICA - 10 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALRESOLUCINa) Los nmeros atmicos nos indican el nmero de protones que tiene cada tomo en su ncleo, y si se tratade un tomo neutro, nos indican tambin el nmero de electrones que tienen en la corteza.N (Z = 7) 1s 22s 22p 3Ar (Z = 18) 1s 22s 22p 63s 23p 6Mg (Z = 12) 1s 22s 22p 63s 2Co (Z = 27) 1s 22s 22p 63s 23p 63d 74s 2b) Los iones tienen ms o menos electrones que el tomo neutro, segn nos indique su carga negativa opositiva, respectivamente. Si la carga es positiva pierde los electrones de valencia: los ms externos y losms dbilmente retenidos)N 3 -(Tiene 10 e -) 1s 22s 22p 6Mg 2 +(tiene 10 e -) 1s 22s 22p 6Co 3 +(Tiene 24 e -) 1s 22s 22p 63s 23p 63d 6c) Si escribimos las configuraciones electrnicas teniendo en cuenta el Principio de mxima multiplicidad deHund, nos quedarn:N 3 -(Tiene 10 e -) 1s 22s 22p x12p y12p z1Tiene tres electrones desapareados El subnivel ptiene tres orbitales, en los cuales se sita un electrn en cada una. Los electrones existentes eneste subnivel pueden representarse tambin as: Mg 2 +(tiene 10 e -) 1s 22s 22p x22p y22p z2No tiene ningn electrn desapareado. Puedenrepresentarse los tres orbitales p tambin as: Co 3 +(Tiene 24 e -) 1s 22s 22p 63s 23p 63d 6El subnivel d tiene cinco orbitales, por lo que los seiselectrones existentes en este subnivel se distribuirn lo ms desapareados posible: doselectrones en un orbital y uno solo en los otros cuatro: Por tanto, existirn 4 electrones desapareadosA-04Escribir la configuracin electrnica de los siguientes tomos:96Mo 42 ; 23Na 11 ; 181Ta 73 ; 249Cf 98Cuales son los cuatro nmeros cunticos del electrn diferenciador de cada uno de estos cuatrotomos?RESOLUCIN96Mo 42 : Contiene 42 protones; (98 - 42) = 56 neutrones y 42 electronesConfiguracin electrnica: 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 4Los nmeros cunticos del ltimo electrn son: 4 , 2 , 1 ,- 23Na 11 : : Contiene 11 protones; (23 - 11) = 12 neutrones y 11 electronesConfiguracin electrnica: 1s 22s 22p 63s 1Los nmeros cunticos del ltimo electrn son: 3 , 0 , 0 ,- 181Ta 73 : Contiene 73 protones; (181 - 73) = 108 neutrones y 73 electronesConfiguracin electrnica: 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 145d 3 11. ESTRUCTURA ATMICA - 11 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALLos nmeros cunticos del ltimo electrn son: 5 , 2 , 0 , - 249Cf 98 : Contiene 98 protones; (249 - 98) = 151 neutrones y 98 electronesConfiguracin electrnica: 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 145d 106p 67s 25f10Los nmeros cunticos del ltimo electrn son: 5 , 3 ,-1 , + A-05Complete la configuracin electrnica de un elemento X cuyo electrn diferenciador es 4f 1indique su natmico (Z), a que grupo del Sistema Peridico pertenece y de qu elemento se trata. Qunmeros cunticos son los de su electrn diferenciador ?RESPUESTA:Si el electrn diferenciador es el 4f 1, se trata del primero de los elementos de la serie de los LANTNIDOSO TIERRAS RARAS, que es el Lantano. Su configuracin electrnica, obtenida por medio de la regla de Moeller,es:1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 64d 104f 15s 25p 66s 2N atmico = 57Los cuatro nmeros cunticos del electrn diferenciador, que es el 4f 1, son 4, 3, -3, -1/2En realidad, en el caso del Lantano, el electrn diferenciador entra en el subnivel 5d 1y no en el 4f 1, por loque debera ser el siguiente elemento, en Cerio, el que tuviera este electrn 4f 1como electrn diferenciador, peroen el caso del Cerio, ese electrn que se ubic en el Lantano en 5d 1sufre una transicin y se coloca en el subnivel4f, juntamente con el electrn nuevo, por lo que en el Cerio, su configuracin electrnica en estos dos subniveleses 4f 25d 0. Por todo ello, si tenemos en cuenta estas configuraciones reales y no las resultantes de la Regla deMoeller, deberamos decir que no existe ningn elemento cuyo electrn diferenciador sea el 4f 1A-06Escriba la configuracin electrnica de los siguientes elementos y/o iones:Br 5+( Z = 35) ; 60Nd 144 As 3 -(Z = 33)RESOLUCINBr 5+( Z = 35): Se trata del ion procedente del bromo, el cual ha perdido 5 electrones, por lo que en suconfiguracin electrnica solamente tendr 30 electrones, y es: 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 1060Nd 144 Es un tomo neutro de Neodimio, el cual contiene 60 electrones:1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 4As 3 -(Z = 33: Se trata del ion procedente de un tomo de Arsnico el cual ha ganado 3 electrones, por lo que ensu configuracin electrnica tendr 36 electrones: 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 6A-07Cules de entre las siguientes configuraciones electrnicas no son posibles, de acuerdo con el principiode exclusin de Pauli. Explicar por qu. a) 1s 22s 22p 4, b) 1s 22s 22p 63s 2, c) 1s 23p 1,d) 1s 22s 22p 63s 23p 10RESOLUCINEl principio de exclusin de Pauli dice que En un mismo tomo no pueden existir dos electronesque tengan sus cuatro nmeros cunticos iguales, lo cual nos va a indicar el nmero mximo deelectrones en cada subnivel electrnico, que es: s => 2 ; p => 6 ; d => 10 ; f => 14. De acuerdo con ello,las configuraciones electrnicas dadas son:a) 1s 22s 22p 4: Se trata del elemento en su estado normal. Si es un tomo neutro (con el mismo n deprotones en el ncleo que de electrones en la corteza), ser el n 8, correspondiente al periodo 2 yal grupo 16: el oxgenob) 1s 22s 22p 63s 2: Se trata del elemento en su estado normal. Si es un tomo neutro (con el mismo n 12. ESTRUCTURA ATMICA - 12 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALde protones en el ncleo que de electrones en la corteza), ser el n 12, correspondiente al periodo3 y al grupo 2: el Magnesioc) 1s 23p 1Se trata del elemento n 3 (tiene 3 electrones) en estado excitado, pues el electrn 3p 1siestuviera en estado normal se encontrara en el subnivel ms bajo, que sera 2s 1. No obstante, setrata de una configuracin posible ya que ninguno de los subniveles tiene ms electrones de lospermitidos , correspondiente al periodo 2 y al grupo 1: el Litiod) 1s 22s 22p 63s 23p 10Se trata de una configuracin electrnica imposible ya que en el subnivel 3psolamente puede haber 6 electrones, y no 10.A-08Por qu el oxgeno (nmero atmico 8) tiene valencia 2 y el azufre (nmero atmico 16) tiene adems lasvalencias 4 y 6?RESOLUCINAmbos elementos tienen 6 electrones en su ltima capa, en el caso del Oxgeno en la segundacapa (1s 22s 22p 4) y el azufre en la tercera capa (1s 22s 22p 63s 23p 4) por lo que a ambos les faltandos electrones para completarla, de ah su valencia - 2.El Oxgeno es el segundo elemento ms electronegativo, por lo que siempre tiene ms tendencia aatraer hacia s el par de electrones del enlace que forme con otro tomo que cualquier otro elemento(excepto el For), para completar sus electrones de la ltima capa (valencia -2) y no los pierde frente a losdems elementos.El Azufre es ya bastante menos electronegativo que el Oxgeno, por lo que hay elementos, elOxgeno, por ejemplo, que al ser ms electronegativos que l, le pueden quitar electrones, y los electronesque el azufre puede perder son los de su ltima capa: 2s 22p 4, que son 6, si los pierde todos, o bienpuede perder 4 o solamente 2, de ah sus valencias +6, +4 y +2, respectivamente. Pero cuando secombina con otros elementos menos electronegativos que l, ganar los dos electrones que le faltan paracompletar su capa externa, de ah su valencia -2.A-09Las configuraciones electrnicas de dos elementos neutros A y B son: A = 1s 22s 22p 2y B = 1s 22s 22p 13s 1. Indicar, razonadamente, si son verdaderas o falsas las afirmaciones siguientes:a) La configuracin de B es imposible;b) Las dos configuraciones corresponden al mismo elemento;c) Para separar un electrn de B se necesita ms energa que para separarlo de A.RESOLUCINAl tratarse de sos elementos neutros, quiere decir que tienen el mismo nmero de protones en elncleo que de electrones en su corteza, es decir 6; se trata pues del elemento con nmero atmico 6: elCarbono. El caso A corresponde a su estado fundamental y el B corresponde a un estado excitado en elcual uno de los dos electrones del subnivel 2p ha ganado energa y se encuentra en el subnivel 3s.A) La configuracin B s es posible pues corresponde a un estado excitadoB) Ambas configuraciones corresponden al mismo tomo: el de CarbonoC) Para arrancar un electrn de B se necesita menos energa que para arrancarlo de A ya que en B elltimo electrn se encuentra en un estado de mayor energa: est en el subnivel 3s, mientras queen A se encuentra en el 2pA-10Los elementos de transicin Cu, Ag y Au presentan iones con carga 1+, siendo sus nmeros atmicos 29,47 y 79 respectivamente, cul es la razn?RESOLUCINLos tres elementos se encuentran en el grupo 11, por lo que su configuracin electrnica, si seobtiene segn el diagrama de Moeller debera ser: (n - 1)d 9ns 2, pero los tres son excepciones a estaregla ya que uno de los dos electrones del subnivel s, ms externo pasan al subnivel d, con lo cual stese completa, por lo que en su capa ms externa quedar con un solo electrn: sus configuraciones son:(n - 1)d 10ns 1, y de ah que todos ellos tengan valencia 1+. 13. ESTRUCTURA ATMICA - 13 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALA-111. Indicar cul de los siguientes elementos presenta una mayor diferencia entre la primera y segundaenerga de ionizacin: Na (Z=11), Ca (Z=20), Ni (Z=28), Cl (Z=17). Justificar la respuesta.Las configuraciones electrnicas de estos elementos, ordenados por su nmero atmico, son:Na: 1s 22s 22p 63s 1Cl : 1s 22s 22p 63s 23p 5Ca: 1s 22s 22p 63s 23p 64s 2Ni : 1s 22s 22p 63s 23p 63d 84s 2Le energa de ionizacin es la energa que hay que comunicar a un tomo neutro, gaseoso y enestado fundamental para arrancarle un electrn. Siempre se arranca el electrn que est ms dbilmenteretenido, siendo los primeros aquellos electrones que se encuentren en las capas ms externas. Lassucesivas energas de ionizacin son las correspondientes a los sucesivos electrones que se vanarrancando, dependiendo su valor de la atraccin que ejerza el ncleo del tomo sobre ellos la cualdepende fundamentalmente de la distancia a la que se encuentre. Por ello, los electrones que estn en unmismo nivel energtico (misma capa) tendrn unas energas de ionizacin no demasiado diferentes,mientras que si un electrn se encuentra en una capa inferior, estar mucho ms cerca del ncleo y senecesitar una energa mucho mayor.Por tanto, en los casos dados, solamente en el SODIO el segundo electrn est en una capadiferente al primero que se arranca, siendo por tanto en este elemento en el cual habr una mayordiferencia entre la 1 y la 2 energa de ionizacin.A-12Si los nmeros atmicos respectivos de nitrgeno, magnesio y cobalto son 7, 18, 12 y 27.Escriba las configuraciones electrnicas de los iones N 3 -, Mg 2 +y Co 2 +RESOLUCIN:Para escribir las configuraciones electrnicas de los iones, vamos a escribir antes las correspondientes a lostomos neutros, ya que los iones tienen ms o menos electrones que el tomo neutro, segn nos indique su carganegativa o positiva, respectivamente. Si la carga es positiva pierde los electrones de valencia: los ms externos ylos ms dbilmente retenidos)N (Z = 7) 1s 22s 22p 3===> N 3 -(Tiene 10 e -) 1s 22s 22p 6Mg (Z = 12) 1s 22s 22p 63s 2===> Mg 2 +(tiene 10 e -) 1s 22s 22p 6Co (Z = 27) 1s 22s 22p 63s 23p 63d 74s 2===> Co 2 +(Tiene 24 e -) 1s 22s 22p 63s 23p 63d 7En el caso de este ltimo ion, aunque en el orden de llenado los ltimos electrones que entran son los quevan llenando el subnivel 3d, sin embargo los primeros electrones en perderse cuando el cobalto cede electronesson los de su capa ms externa, es decir, los dos del subnivel 4sA-13Escriba la configuracin electrnica y la composicin del ncleo de los siguientes elementos:Ge3273Rb3785Eu63152At85210Es99254RESOLUCINNcleo: 32 protones y (73 - 32) = 41 neutronesCorteza : 32 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 2Ncleo: 37 protones y (85 - 37) = 48 neutronesCorteza : 37 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 1Ncleo: 63 protones y (152 - 63) = 89 neutronesGe3273Rb3785Eu63152 14. ESTRUCTURA ATMICA - 14 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALCorteza : 63 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 7Ncleo: 63 protones y (152 - 63) = 89 neutronesCorteza : 85 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 145d 106p 5Ncleo: 99 protones y (254 - 99) = 155 neutronesCorteza : 99 electronesConfiguracin electrnica :1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 145d 106p 67s 25f 11A-14Escriba la configuracin electrnica y composicin del ncleo de los elementos siguientes:1632S 4192Nb 81204Tl 66162Dy 95243AmRESOLUCINNcleo: 16 protones y (32 - 16) = 16 neutronesCorteza : 16 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 4Ncleo: 41 protones y (92 - 41) = 51 neutronesCorteza : 41 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 3Ncleo: 81 protones y (204 - 81) = 123 neutronesCorteza : 81 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 145d 106p 1Ncleo: 66 protones y (162 - 66) = 96 neutronesCorteza : 66 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 10Ncleo: 95 protones y (243 - 95) = 148 neutronesCorteza : 95 electronesConfiguracin electrnica :1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 145d 106p 67s 25f 7A-15Escribir la configuracin electrnica y composicin del ncleo de los siguientes elementos:39K 1956Fe 26119Sn 50190Os 76249Cf 98RESOLUCINNcleo: 19 protones y (39 - 19) = 20 neutronesCorteza : 19 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 1Ncleo: 26 protones y (56 -26) = 30 neutronesCorteza : 26 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 6At85210Es992541632S4192Nb81204Tl66162Dy95243Am1939K2656Fe 15. ESTRUCTURA ATMICA - 15 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALNcleo: 50 protones y (119 - 50) = 69 neutronesCorteza : 50 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 2Ncleo: 76 protones y (190 - 76) = 114 neutronesCorteza : 76 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 145d 6Ncleo: 98 protones y (249 - 98) = 151 neutronesCorteza : 98 electronesConfiguracin electrnica :1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 145d 106p 67s 25f 10A-16Escriba la configuracin electrnica y la composicin del ncleo de los siguientes elementos:Ga3170Rb3787Er 68168Bi 83210Rn 86222RESOLUCIN:Ncleo: 31 protones y (70 - 31) = 39 neutronesCorteza : 31 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 1Ncleo: 37 protones y (87 -37) = 50 neutronesCorteza : 37 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 1Ncleo: 68 protones y (168 - 68) = 100 neutronesCorteza : 68 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 12Ncleo: 83 protones y (210 - 83) = 127 neutronesCorteza : 83 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 145d 106p 3Ncleo: 86 protones y (222 - 86) = 136 neutronesCorteza : 86 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 145d 106p6A-17Escriba la configuracin electrnica y la composicin del ncleo de los siguientes elementos:Ge3272Kr3683Sr3887Tm69168Po 84209RESOLUCIN:Ncleo: 32 protones y (72 - 32) = 40 neutrones50119Sn76190Os98249CfGa3170Rb3787Er 68168Bi 83210Rn 86222Ge3272 16. ESTRUCTURA ATMICA - 16 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALCorteza : 32 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 2Ncleo: 36 protones y (83 -36) = 47 neutronesCorteza : 36 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 6Ncleo: 38 protones y (87 - 38) = 49 neutronesCorteza : 38 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 2Ncleo: 69 protones y (168 - 69) = 99 neutronesCorteza : 69 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 13Ncleo: 84 protones y (209 - 84) = 125 neutronesCorteza : 84 electronesConfiguracin electrnica : 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 145d 106p4A-18En el sistema peridico se encuentran en la misma columna los elementos Cloro, Bromo y yodo,colocados en orden creciente de su nmero atmico. Si el nmero atmico del cloro es 17:a) Escriba la configuracin electrnica de los tres elementosb) Defina el primer potencial de ionizacin de un elemento qumico y asigne a cada uno de los treselementos el potencial de ionizacin que pueda corresponderle entre los siguientes; 10,4 , 11,8 y13,1 eVc) Defina qu es la afinidad electrnicaRESOLUCINA) Esos tres elementos se encuentran respectivamente en los periodos 3, 4 y 5. Los periodos 4 y 5 contienenya a los elementos de transicin, pero no a los de transicin interna, por lo que cada uno est compuestopor 18 elementos, de manera que los nmeros atmicos diferirn en esa cantidad y son; Cl = 17 ; Br = 35y I = 53.Las configuraciones electrnicas respectivas son;Cl = 1s 22s 22p 63s 23p 5Br = 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 5I = 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 5B) El primer potencial de ionizacin o energa de ionizacin se define como La energa que hay que comunicarlea un tomo neutro, gaseoso y en estado fundamental para arrancarle el electrn ms dbilmenteretenido.En el Sistema peridico sus valores aumentan al desplazarnos hacia la derecha, en los periodos,y hacia arriba, en los grupos, por tanto los tres valores dados, correspondern, respectivamente a loselementos: YODO : 10,4 ; BROMO = 11,8 y CLORO = 13,1 eVC) La afinidad electrnica o electroafinidad es la energa que se libera cuando un tomo neutro, gaseoso y enestado fundamental gana un electrn para convertirse en un anin. En el Sistema peridico sus valoresaumentan al desplazarnos hacia la derecha, en los periodos, y hacia arriba, en los grupos, de la mismaforma que la energa de ionizacinKr3683Sr3887Tm69168Po 84209 17. ESTRUCTURA ATMICA - 17 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALA-19Indicar a qu orbital corresponde la siguiente serie de nmeros cunticos: n=4, l=3, m= -1 . Cuantosorbitales de cada tipo hay en la capa electrnica n = 4?RESOLUCINEl tipo de orbital nos lo indica el segundo nmero cuntico, con la siguiente equivalencia: s = 0 ; p = 1 ,d = 2 y f = 3, por lo que como en este caso tiene el valor 3", corresponde a un orbital tipo f.Para un valor del nmero cuntico principal n = 4, los valores que puede tomar el nmero cunticosecundario l son: l = 0 es un orbital tipo s (uno solo)l = 1 es un orbital tipo p (tres orbitales)l = 2 es un orbital tipo d (cinco orbitales)l = 3 es un orbital tipo f (siete orbitales)En total: 1 + 3 + 5 + 7 = 16 orbitalesA-20a) Justifique, de un modo razonado, si pueden existir en un tomo electrones cuyos nmeros cunticos (n,I, m y m s) sean: A) (2, -1, 1, ) ; B) (2, 1, -1, ) ; C) (1, 1, 0, - ) ; D) (3, 1, 2, ).b) Justifique como vara el potencial de ionizacin para los elementos del grupo de los metales alcalinos.c) Qu elemento presenta la misma configuracin electrnica que el ion Na+? (Para el Na, Z = 11).RESOLUCINa) Justifique, de un modo razonado, si pueden existir en un tomo electrones cuyos nmeros cunticos(n, I, m y m s) sean: A) (2, -1, 1, ) ; B) (2, 1, -1, ) ; C) (1, 1, 0, - ) ; D) (3, 1, 2, )El significado y valores que pueden tomar los nmeros cunticos en un tomo son:N cuntico principal: n: Nos da idea del volumen efectivo del orbital.Valores posibles: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7....N cuntico secundario: l: Determina la forma del orbitalValores posibles: 0, 1, 2, 3, ... (n - 1) (Se representan por letras: s = 0, p = 1, d = 2 , f = 3)N cuntico magntico orbital: m l : Nos indica la orientacin del orbital en el espacioValores posibles: - l, ... -1, 0, +1, ... + lEstos tres primeros nmeros cunticos definen el orbital atmico.N cuntico magntico de spin: m S : Nos indica el sentido de giro del electrn sobre s mismoValores posibles: - y + De acuerdo con estos posibles valores, y para los cuatro electrones cuyos valores nos dan, tenemos:A) (2, -1, 1, ) No es posible ya que el 2 nmero cuntico debe ser siempre positivoB) (2, 1, -1, ) S es posibleC) (1, 1, 0, - ) No es posible ya que el valor del 2 nmero cuntico es siempre menor que el delprimeroD) (3, 1, 2, ) No es posible ya que el valor del 3 nmero cuntico es siempre igual o menor que eldel segundob) Justifique como vara el potencial de ionizacin para los elementos del grupo de los metales alcalinos.El potencial o energa de ionizacin es la energa que hay que comunicarle a un tomo gaseoso,neutro y en estado fundamental para arrancarle el electrn ms dbilmente retenido. La Fuerza con lacual el ncleo del tomo atrae a los electrones viene dada por la Ley de Coulomb: dondeF KQ Qd= .. 2Q es la carga del ncleo, la cuale s tanto mayor cuanto mayor sea su nmero atmico, Q es la carga delelectrn y d es la distancia a la que se encuentra el electrn del ncleo (radio). Por tanto, dado que aldescender en el grupo aumenta el nmero atmico, la carga nuclear tambin aumenta, pero dado que amedida que descendemos en el grupo el tomo tiene ms capas electrnicas, tambin aumenta el radio 18. ESTRUCTURA ATMICA - 18 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALatmico, y la influencia de ste sobre el valor de la fuerza de atraccin es mayor que la de la carganuclear (est elevada a 2), por lo que cuanto mayor sea el tamao del tomo, menor ser la fuerza con laque atrae el ncleo al electrn y por tanto ms fcil ser arrancarselo. En definitiva, que a medida quedescendemos en el grupo, disminuye la energa de ionizacin del tomo.C) Qu elemento presenta la misma configuracin electrnica que el ion Na+? (Para el Na, Z = 11).El ion Na +tiene 10 electrones, por lo que su configuracin electrnica ser:1 s 22 s 22 p 6y esta configuracin es tambin la de aquel elemento cuyo tomo neutro tiene 10electrones, por lo que se tratar del de nmero atmico 10: Es el NEONA-21B) Dada la siguiente configuracin electrnica: 1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 2A qu elemento corresponde?Cual es su situacin en el sistema peridico?Indique los valores de los cuatro nmeros del electrn diferenciadorRESOLUCINSe trata del elemento n 30 (Tiene 30 electrones) Se encuentra enel 4 periodo ( El valor ms alto del nmero cuntico principal es 4) y,teniendo en cuenta que el ltimo electrn que entra en el d 10, seencontrar en la dcima columna de las que corresponden al nmerocuntico secundario d, es decir, se encuentra en la ltima columna delos elementos de transicin. Por tanto, es el Zn.El electrn diferenciador es aquel electrn que diferencia a unelemento del inmediatamente anterior; es pues, el ltimo electrn que haentrado en su configuracin electrnica (No se trata pues del electrnms externo) En este caso se trata del 3d 10por lo que el primer nmerocuntico es 3, el segundo nmero cuntico es el correspondiente a la d:2, mientras que el tercero, que toma sus valores desde -2 a +2, es, en este caso + 2 (es el ltimo) y el cuartocorresponde al spin del electrn, el cual al ser el ltimo ser + 1/2, por tanto la serie de los cuatro nmeroscunticos de este electrn diferenciador del Zn e( 3, 2, +2, + 1/2 )A-22a) Escriba las configuraciones electrnicas de las siguientes especies en su estado fundamental:O 2 -, Na +, Ar, Cl -y Mn.b) Identifique, justificando las respuestas, las especies isoelectrnicas, si las hay, y las que tienenelectrones desapareados.Datos: Nmeros atmicos: 0 = 8 ; Na = 11 ; CI = 17 ; Ar = 18 ; Mn = 25RESOLUCINa) Las configuraciones electrnicas de los iones derivan de las de los correspondientes tomos, con mselectrones si su valencia es negativa o con menos si es positiva. As, tenemosO (Z = 8) 1s 22s 22p 4===> el O 2 -tiene 2 electrones ms: O 2 -: 1s 22s 22p 6Na (Z = 11) 1s 22s 22p 63s 1===> el Na +tiene 1 electrn menos: Na +: 1s 22s 22p 6Ar (Z = 18) 1s 22s 22p 63s 23p 6Mn (Z = 25) 1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 2B) Las especies isoelectrnicas son aquellas que tienen el mismo nmero de electrones, en este caso O 2 -y Na +,las cuales tienen un total de 10 electrones.Electrones desapareados solamente los tiene el Mn, ya que todas las dems tienen completos lossubniveles s y p. En el caso del Mn, dado que en el subnivel d caben 10 electrones distribuidos en 5orbitales, y puesto que solamente tiene 5 electrones, de acuerdo con el principio de mxima multiplicidad 19. ESTRUCTURA ATMICA - 19 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALde Hund, stos se distribuirn lo ms desapareados posible: un solo electrn en cada uno de losorbitales: Por tanto, existirn 5 electrones desapareados A-23Dados tres elementos del sistema peridico: A, B y C, cuyos nmeros atmicos respectivos son 8, 16 y19:a) Escriba sus configuraciones electrnicas e indique cul de ellos presentar el valor mayor delprimer potencial de ionizacin.b) Seale el tipo de enlace y aporte dos propiedades caractersticas de los posibles compuestosentre A y BRESOLUCINA) Las configuraciones electrnicas de esos tres elementos son:N 8: 1s 22s 22p 4------------------------ Se trata del OXGENON 16: 1s 22s 22p 63s 23p 4------------- Se trata del AZUFREN 19: 1s 22s 22p 63s 23p 64s 1------- Se trata del POTASIOEl Potencial o energa de ionizacin se define como la energa necesaria para arrancarle a untomo gaseoso, neutro y en estado fundamental el electrn ms dbilmente retenido. En la tablaperidica aumenta de abajo a arriba (es mayor cuanto ms pequeo es el tomo) y de izquierda aderecha (es mayor cuanto mayor sea el nmero de protones del ncleo: nmero atmico).En el caso de los tres elementos dados, el mayor valor lo tendr el OXGENO (Z = 8) por ser elque se encuentra ms arriba y ms a la derecha de la tabla peridica entre estos tres.B) Los elementos A (Oxgeno) y B (Azufre) son dos no metales pertenecientes al periodo 16, por lo que entreellos se formar un enlace de tipo covalente (parcialmente covalente al tratarse de dos elementos nometlicos diferentes), por lo que las propiedades caractersticas de los compuestos que se formen sernlas de los compuestos covalentes, a saber:- Estn formados por verdaderas molculas, las cuales sern muy estables.- Sus temperaturas de fusin y ebullicin son bajas. , sern gases a la presin y temperaturaordinarias- Son insolubles en agua, aunque reaccionarn con ella para formar los correspondientes cidos- No conducen la corriente elctrica ni fundidos ni en disolucin.A-24Ordenar segn energas de ionizacin creciente las dos series de las siguientes especies. Justifique larespuesta:a) K +; Rb; Mg; Ba 2 +; B y Al 3 +b) F -; O; S 2 -; C ;N 3 -y B 3 -RESOLUCINLa energa de ionizacin aumenta en la tabla peridica al desplazarse de abajo hacia arriba en los gruposdebido a que disminuye el tamao de los tomos, mientras que en los pariodos disminuye al desplazarnos haciala derecha debido al aumento del nmero atmico.a) Las configuraciones electrnicas de las diferentes especies sonK +: 1s 22s 22p 63s 23p 6Rb: 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 1Mg; 1s 22s 22p 63s 2Ba 2 +1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 6B 1s 22s 22p 1Al 3 +1s 22s 22p 6Los tres iones: Al 3 +K +y Ba 2 +tienen la configuracin de los gases nobles, por lo que sern losque tengan mayor su energa de ionizacin, en este orden debido al tamao ( el Al 3 +tiene solamente 2capas electrnicas, el K +3 y el Ba 2 +5). El resto de los tomos esta energa de ionizacin disminuir por 20. ESTRUCTURA ATMICA - 20 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALel mismo motivo desde el B, Mg y Rb. Por tanto para esta serie el orden en sus energas de ionizacinser el siguiente: Al 3 +> K +> Ba 2 +> B > Mg > Rba) Las configuraciones electrnicas de las diferentes especies sonF -1s 22s 22p 6O 1s 22s 22p 4S 2 -1s 22s 22p 63s 23p 6C 1s 22s 22p 2N 3 -1s 22s 22p 6B 3 -1s 22s 22p 4Los tres iones: F -, N 3 -y S 2 -tienen la configuracin de los gases nobles, por lo que sern losque tengan mayor su energa de ionizacin, en este orden debido al tamao ( el F -tiene solamente 2capas electrnicas al igual que el N 3 -, pero su n atmico es mayor, mientras que el S 2 -tiene 3 capas).Para el resto, vemos que todos ellos tienen el mismo nmero de capas electrnicas y ninguno deellos tiene completa la ltima, por lo que el valor de su energa de ionizacin depender de su nmeroatmico, es decir, O > C > B 3 -. Por tanto para esta serie el orden en sus energas de ionizacin ser elsiguiente:F -> N 3 -> S 2 -> O > C > B 3 -A-25Demuestre si existe o no un elemento que posea los nmeros cunticos de su electrn diferenciador quese indican. En caso afirmativo represente su configuracin electrnica, de que elemento se trata, a quegrupo y periodo pertenece y diga tambin si el elemento es paramagntico o diamagntico.a) n = 2; l = 2; m = -2 y s = -1/2 b) n = 4; l = 2; m = 0 y s = +1/2RESOLUCINa) n = 2; l = 2; m = -2 y s = -1/2 NO EXISTE ningn electrn que tenga esos nmeros cunticos ya que losvalores del n cuntico secundario l van desde 0 hasta (n - 1), por lo que si n = 2, los posibles valoresde l sern 0 y 1, pero nunca 2b) n = 4; l = 2; m = 0 y s = +1/2 Corresponde al electrn 4d 3( n = 4; l = 2 =>d ), y dado que los valores de m ys, ordenados, son: (- 2, + ), ( -1, + ), (0, + ),(+1, + ), (+ 2, + ), (- 2, - ), ( -1, - ), (0, - ),(+1, -), (+ 2, - ), as pues, se trata del 3 electrn.Su configuracin electrnica total es: 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 3, tiene TRES electronesdesapareados por lo que ser paramagntico.Se encuentra en el 5 periodo (el n cuntico principal ms alto es el 5) y en la 3 columna delas d ( grupo 5 5b): Se trata del NIOBIOA-26Indicar, justificando la respuesta, el nmero de orbitales que corresponden a cada una de las siguientesdesignaciones: 5p, , 4d, n = 5 y 7s.3dz2RESOLUCINLos valores de los tres primeros nmeros cunticos son los que nos van a permitir calcular el nmero deorbitales que corresponden a cada caso, y estos valores son:- N cuntico principal n: 1, 2, 3, 4, ...- N cuntico secundario l: 0, 1, 2, ...(n - 1)- N cuntico magntico orbital m: -l, ...-2, -1, 0, +1, +2, ...+l y son stos los que nos van a indicar elnmero de orbitales.Caso a) 5p: n = 5l = p = 1m = -1, 0, +1===> Le corresponden 3 orbitales (Se les suele designar como p x , p y , p z )Caso b) n = 33dz2l = d = 2m = -2, -1, 0, +1 , +2 (estos 5 orbitales se les suele designar como: , , , ,dz2 dx - y2 2 dxy dxzdy z 21. ESTRUCTURA ATMICA - 21 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALpor lo que vemos que se trata de uno de estos orbitales ,le corresponde, por tanto 1 orbitalCaso c) 4d: n = 4l = d = 2m = -2, -1, 0, +1 , +2 ==> Le corresponden 5 orbitales (se les suele designarcomo: , , , , )dz2 dx - y2 2 dxy dxzdy zCaso d) n = 5:n = 5 l m N de orbitales012340 (s)-1, 0, 1-2, -1, 0, +1, +2-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3-4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +41 orbital3 orbitales5 orbitales7 orbitales9 orbitalesN total de orbitales posibles: 25Caso e) 7s: n = 7l = s = 0m = 0 ===> Le corresponden 1 orbital (se le suele designar como s) 22. ESTRUCTURA ATMICA - 22 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALGrupo B: COMPOSICIN DEL TOMOB-01Por los espectros de masas puede determinarse que el Talio ( Z = 81) se compone de tres istoposcuyas masas son: 203,037, 204,049 y 205,034 umas y sus abundancias relativas son, respectivamente,29,36%, 0,23% y 70,41%.Calcular la masa atmica exacta de una muestra de Talio ordinario. Determine laconfiguracin electrnica de uno de estos tomos e indique el valor de los cuatro nmeros cunticos delelectrn diferenciador.RESOLUCINEl peso atmico o masa atmica media, es la media ponderada de las masas de todos los istopos de unelemento, por lo que en este caso, si partimos de 100 tomos, en los cuales habr 29,36 tomos del istopo demasa 203,037, 0,23 tomos del istopo de masa 204,049 y 70,41 tomos del istopo de masa 205,034, la mediade todas ellas ser:= 204,445, que es su Peso molecularPa =+ +203 037 29 36 204 049 0 23 205 034 70 41100, . , . . , , . ,La configuracin electrnica del Talio (Z=81), el cual tiene 81 electrones, es:1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 65s 24d 105p 66s 24f 145d 106p 1El electrn diferenciador es el que se encuentra en el subnivel 6p 1y sus cuatro nmeros cunticos son:6 1 - 1 - B-02Los istopos del magnesio natural son y , cuyas masas atmicas son respectivamente:1224Mg 1225Mg 1226Mg23,98504, 24,98584 y 25,98259 y sus abundancias relativas 78,10%, 10,13% y 11,17%. Calcular la masaatmica media del magnesio.RESOLUCINEl peso atmico o masa atmica media es la media ponderada de las masas atmicas de todos losistopos de un elemento. Para calcularlo, vamos a tomar una muestra de 100 tomos en la cual habr:78,10 tomos de Mg-24, 10,13 tomos de Mg-25 y 11,17 tomos de Mg-26, y calculamos la mediaponderada. As, tendremos que:= 24,16564Pm78,10.23,98504 10,13.24,98584 11,17.25,98259100=+ +B-03Sabiendo que el cobre natural tiene dos istopos y de masas atmicas 62,9298 y 64,9278; y2963Cu 2965Cuque la masa atmica del mismo es 63,54. Calcular la proporcin en que se hallan mezclados los istopos.RESOLUCINEl peso atmico o masa atmica media es la media ponderada de las masas atmicas de todoslos istopos de un elemento. Para calcularlo, vamos a tomar una muestra de 100 tomos en la cualhabr: X tomos de Cu-63 y (100 - X) tomos de Cu-65, y la media ponderada de sus masas atmicases 63,54. As, tendremos que:; de donde 6354 = 62,9298.X + 6492,78 - 64,9278.X ; y63,54X.62,9298 100- X).64,9278100=+ (de ah calculamos la composicin, de la muestra, que es:X = 69,46 % de Cu-63 y100 - 69,46 = 30,54 % de Cu-65 23. ESTRUCTURA ATMICA - 23 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALGrupo C: SALTOS ELECTRNICOS EN EL TOMOC-01El electrn de un tomo de hidrgeno experimenta una transicin desde n=4 hasta n=2. Calcular elnmero de ondas y la energa de la radiacin emitida.RESOLUCINEn este caso hemos de tener en cuenta la frmula de Balmer que nos permite calcular la frecuencia de laradiacin emitida por un electrn al caer desde una rbita a otra ms interior, en la que la constante de Rydbergpara el tomo de Hidrgeno R H es 1,1.10 7m - 1, y as: =1= R1n-1n= 1,1.1012-14= 2,062.10 my la energia, dado que = c. y que E = h. ,E = 6,62.10 .3.10 .2,062.10 = 4,10.10 J = 2,56 eVHfinal2inicial272 26 -1-34 8 6 -19 C-02La energa del primer nivel electrnico del tomo de hidrgeno tiene un valor de -13,60 eV. Calcular:a) La frecuencia de la radiacin emitida al caer un electrn desde el segundo nivel al primero.b) La energa total desprendida por un mol de tomos de hidrgeno que experimentan la transformacinindicada en el apartado anterior.c) La masa de hidrgeno atmico necesaria para descomponer 90 g. de agua, suponiendo que toda laenerga desprendida en el anterior salto electrnico se transforme ntegramente en calor siendo la reaccinde formacin del agua: 2H 2 (9) + 0 2 (g) --> 2 H 2 0 (l) + 571.715,48 JuliosRESOLUCINa) Para calcular la frecuencia o energa desprendida al caer un electrn de una rbita a otra ms interior, se utilizala frmula de Balmer: donde RH es la constante de Rydberg = = R .1n-1nHfinal2inicial2109.677,6 cm -1; nmero de ondas : , que es: =1= = c.;cy n inicial y n final son los niveles electrnicos, en este caso el nivel 2 y el 1, respectivamente.Por tanto, tendremos: Que es el valor del nmero de = 109677,6.11-12= 82258,2 cm2 2-1ondas, por lo que la frecuencia de esa radiacin ser:< = 3.10 10cm/s . 82258,2 cm -1= 2,468.10 15s -1b) La energa correspondiente a una radiacin se determina por la frmula de Planck, que la relaciona con sufrecuencia: E = h.==> E mol = 1,635.10 -18.6,023.10 23= 9,848.10 5Julios/mol)c) En la reaccin que se nos indica, vemos que para cada dos moles de agua (2.18 = 36 g) es necesaria unaenerga de 571715,48 Julios, pero se nos pide para 90 g, por lo que ser: 24. ESTRUCTURA ATMICA - 24 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALy esta cantidad procede de los saltos36 g H O - - - 571.715,48 J90 g H O - - - - - xx = 1,429.10 J226electrnicos vistos en los apartados anteriores, en los que hemos calculado que por cada mol de tomosde Hidrgeno (1 gramos) que sufren este salto electrnico se desprenden 9,848.10 5JuliosX = 1,45 g de hidrgeno atmico1 g H ---- 9,848.10 Jx g H ---- 1,429.10 J2526 25. ESTRUCTURA ATMICA - 25 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALGrupo D: DEFECTO DE MASAD-01Calcular el defecto de masa y la energa de enlace por nuclen del nucledo: O-16 (Z=8), cuya masa es de15,9949 umas.RESOLUCINEl defecto de masa es la diferencia entre la masa de los nucleones (protones y neutrones) en reposo y la delncleo formado. En este caso, el O-16 tiene 8 protones, pues su nmero atmico es Z=8 ; y 16 - 8 = 8 neutrones,de forma que el defecto de masa es:)m = 8.1,0076 + 8.1,0090 - 15,9949 = 0,1379 UMAS = 2,29.10 - 28KgE = 2,29.10 - 28.(3.10 8) 2= 2,06.10 - 11Julios, que es la energa desprendida.Dado que se tienen 16 nucleones, la energa que le corresponde a cada uno es:E nuclen = 2,06.10 - 11/16 = 1,28 . 10 - 12Julios/nuclen 26. ESTRUCTURA ATMICA - 26 de 30PROBLEMAS RESUELTOS DE QUMICA GENERALGrupo E: PROPIEDADES DE LAS RADIACCIONESE-01El color amarillo de la luz de sodio posee una longitud de onda de 589 nm. Calcular la diferencia de energacorrespondiente al trnsito electrnico que se produce, expresada en eV/tomo y en Kj/molRESOLUCINPara determinar la energa de cualquier radiacin electromagntica viene dada por la ecuacin de Planck:E = h.< donde h es la constante de Planck= 6,6252.10 - 34J.s, y < es la frecuencia de dicha radiaccin, la cualest relacionada con la longitud de onda (8) por la velocidad de la misma: c = 8.