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Instituto Tecnológico Superior de Tlaxco Subdirección Académica División de Ingeniería en Logística Instrumentación Didáctica para la Formación y el Desarrollo de Competencias Del periodo: Febrero – Junio 2012 EXÁMEN DIAGNOSTICO DE QUIMICA NOMBRE DEL DOCENTE NOMBRE DEL ALUMNO Y GRUPO

ING. QUIM. MARIA LOURDES MONTIEL MARQUEZ

INSTRUCCIONES Analiza y resuelve los siguientes ejercicios.

1.- A la partícula más pequeña de un elemento, la cual retiene la composición y propiedades del mismo se le llama: a).-Protón

b).-Electrón

c).- Átomo

d).- Ninguna

2.- En 1911 propuso un modelo atómico como resultado de sus experimentos basados en bombardear laminillas de oro y platino con partículas alfa: a).- Niels Bohr b).- Thompson c).-Rutherford

d).- Ninguno

3.- Define Partículas subatómicas incluyendo su carga eléctrica, localización en el átomo y símbolo con el que se representa. 4.- A los átomos de un mismo elemento con igual número atómico y diferente número de masa debido a diferente numero de neutrones, se le denomina: a).-Átomo

b).- Isotopos

c).- Numero Atómico

d).- Ninguno

5.- A la suma porcentual promedio de las masas isotópicas de una muestra de átomos de un mismo elemento se define como: a).- Peso atómico b).- Numero de masa c).- Isotopos d).-Átomos de un mismo elemento 6.- Define Números cuánticos, que representan y cuáles son sus literales: 7.- Explica el principio de exclusión de Pauli 8.- Explica que es la configuración electrónica de un átomo


9.-Enumera los tipos de orbitales electrónicos que existen, incluyendo el numero de electrones que puede haber en cada uno de ellos. 10.- Realiza las configuraciones electrónicas de los siguientes elementos: a).- Ne b).- Cr c).- Fe d).- Al II.- CONTESTA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS Y RESUELVE LOS EJERCICIOS 1. Describa los tres tipos de partículas que constituyen al átomo. ¿Qué es el número atómico? ¿Qué es el peso atómico? 2. Para cada uno de los isótopos siguientes, determine el número de protones y neutrones en el núcleo: a) 11C, 12C, 14C; b) 31P 32P 33P; c) 32S, 35S, 38S. 3. Considere los isótopos del fósforo que se presentan en la pregunta 2. ¿Esperaría usted que estos tres isótopos muestren las mismas propiedades químicas en un organismo vivo? Justifique la respuesta. 4. Aunque ningún modelo del átomo nos da un "cuadro” exacto de su estructura, los diferentes modelos pueden ayudarnos a comprender algunas de sus características ¿Qué características del átomo fueron acentuadas por el modelo planetario? ¿Qué características importantes de los electrones fueron remarcadas en el modelo de Bohr? ¿Qué información adicional acerca de los electrones provee el modelo orbital? 5. Las luces de las calles de muchas ciudades contienen lámparas llenas de vapor de sodio. Cuando la energía eléctrica pasa a través de la lámpara, aparece una luz amarilla brillante. ¿Qué ocurre en los átomos de sodio para que esto se produzca? 6. ¿Cuál es la diferencia entre un nivel de energía y un orbital? ¿Cuántos electrones puede mantener el primer nivel de energía de un átomo? ¿Y el segundo y tercer nivel? 7. Determine el número de protones, de neutrones, de niveles de energía y de electrones en el nivel energético más exterior de cada uno de los siguientes átomos: oxígeno, nitrógeno, carbono, azufre, fósforo, cloro, potasio y calcio. 8. ¿Cuántos electrones necesita compartir, ganar o perder cada uno de los átomos de la pregunta 7 para adquirir un nivel energético exterior completo? 9. El magnesio tiene un número atómico de 12. ¿Cuántos electrones se encuentran en su primer nivel de energía, en su segundo nivel de energía, y en el tercero? ¿Cuál sería el resultado de la interacción entre el magnesio y el cloro? Escriba la fórmula del cloruro de magnesio.


10. Explique las diferencias entre enlaces iónicos, covalentes y covalentes polares. ¿Qué tendencia de los átomos favorece su interacción para formar enlaces? 11. Las moléculas que contienen enlaces covalentes polares tienen típicamente regiones de carga positiva y negativa y, por lo tanto, son polares. Sin embargo, algunas moléculas que contienen enlaces covalentes polares son no polares. Explique cómo es posible esto. 12. Sabiendo que las reacciones químicas tienen que estar equilibradas, coloque los números apropiados en los espacios con guiones (clave: de 1 a 6 en todos los casos) a) _H2CO3 -> _H2O +_ CO2 Ácido carbónico b) _H2 + _N2 ->_NH3 Amoníaco c) _NaOH + _H2CO3 ->_Na2CO3 Hidróxido de sodio carbonato de sodio d) _CH3OH + _O2 ->_CO2 + _H2O Alcohol metílico e) _O2 + _C6H12O6 -> _H2O + _CO2 Glucosa


Respuestas: 1.Describa los tres tipos de partículas que constituyen al átomo. ¿Qué es el número atómico? ¿Qué es el peso atómico? Los átomos están compuestos por protones (partículas cargadas positivamente que se alojan en el núcleo), los neutrones (partículas de aproximadamente el mismo peso que los protones pero sin carga eléctrica, también se hallan dentro del núcleo), y los electrones, que son partículas muy livianas cargadas positivamente, y que se encuentran afuera del núcleo. El número de protones es igual al número de electrones. El número atómico de un átomo es igual al número de protones en el núcleo. El peso atómico de un átomo es igual a la suma del número de protones más el número de neutrones en el núcleo. 2.Para cada uno de los isótopos siguientes, determine el número de protones y neutrones en el núcleo: a) 11C, 12C, 14C; b) 31P 32P 33P; c) 32S, 35S, 38S. Isótopo Protones Neutrones 11C a) 6 5

b)

c)

12C

6

6

14C

6

8

31P

15

16

32P

15

17

33P

15

18

32S

16

16

35S

16

19

38S

16

22

3.Considere los isótopos del fósforo que se presentan en la pregunta 2. ¿Esperaría usted que estos tres isótopos muestren las mismas propiedades químicas en un organismo vivo? Justifique la respuesta. Podría esperarse que los tres isótopos de fósforo exhiban las mismas propiedades químicas en un organismo vivo, dado que los tres contienen el mismo número de electrones (15), y son los electrones los que determinan las propiedades químicas. 4.Aunque ningún modelo del átomo nos da un "cuadro” exacto de su estructura, los diferentes modelos pueden ayudarnos a comprender algunas de sus características ¿Qué características del átomo fueron acentuadas por el modelo planetario? ¿Qué características importantes de los electrones fueron remarcadas en el modelo de Bohr? ¿Qué información adicional acerca de los electrones provee el modelo orbital? El modelo planetario acentuaba que los electrones son muy pequeños en relación al núcleo, se ubican a gran distancia de él, y están en continuo movimiento. Por lo tanto, este modelo pone énfasis en que el átomo es, mayormente, espacio vacío.


El modelo de Bohr remarcaba que los electrones poseen diferentes cantidades de energía potencial y que están a diferentes distancias del núcleo. Los más cercanos a éste se encuentran en un nivel de energía menor. Poseen menos energía que los más alejados del núcleo, que están en un nivel energético mayor. El modelo orbital provee información adicional acerca de la distribución de los electrones en movimiento en el espacio alrededor del núcleo. El orbital de un electrón es el volumen de espacio en el cual el electrón se encuentra el 90% del tiempo. El modelo orbital constituye la mejor aproximación a un “retrato” de la forma de un átomo. 5.Las luces de las calles de muchas ciudades contienen lámparas llenas de vapor de sodio. Cuando la energía eléctrica pasa a través de la lámpara, aparece una luz amarilla brillante. ¿Qué ocurre en los átomos de sodio para que esto se produzca? Al hacer pasar energía eléctrica a través de vapor de sodio los electrones son lanzados a niveles de energía superiores. Cuando vuelven a caer en los niveles energéticos originales, la energía es liberada en forma de luz amarilla. 6.¿Cuál es la diferencia entre un nivel de energía y un orbital? ¿Cuántos electrones puede mantener el primer nivel de energía de un átomo? ¿Y el segundo y tercer nivel? Un nivel de energía describe la cantidad de energía potencial que posee un electrón. Los electrones en el primer nivel de energía poseen menos energía que aquellos situados en el segundo nivel; éstos, a su vez, tienen menos energía que los situados en el tercer nivel energético. Los orbitales, sin embargo, describen el volumen de espacio en el cual los electrones de un determinado nivel se encuentran el 90% del tiempo. Cada orbital puede contener como máximo 2 electrones. El primer nivel de energía de un átomo puede contener dos electrones y, por lo tanto, tiene solamente un orbital. El segundo nivel de energía puede contener 8 electrones, y, en consecuencia, posee 4 orbitales. Para los átomos de los elementos cuyo número atómico es menor o igual a 20 (calcio), el tercer nivel puede tener también ocho electrones y posee 4 orbitales. En los átomos de aquellos elementos cuyos números atómicos son superiores a 20, el tercer nivel de energía puede contener hasta 10 electrones adicionales, o un total de 18 electrones. 7.Determine el número de protones, de neutrones, de niveles de energía y de electrones en el nivel energético más exterior de cada uno de los siguientes átomos: oxígeno, nitrógeno, carbono, azufre, fósforo, cloro, potasio y calcio. Atomo Protones Neutrones Niveles de Energía Electrones en el niveles externo O 8 8 2 6 N 7 7 2 5 C 6 6 2 4 S 16 16 3 6 P 15 16 3 5 Cl 17 18 3 7 K 19 20 4 1


Ca

20

20

4

2

8.¿Cuántos electrones necesita compartir, ganar o perder cada uno de los átomos de la pregunta 7 para adquirir un nivel energético exterior completo? El oxígeno gana o comparte 2 electrones, el nitrógeno comparte 3, el carbono comparte 4, el azufre gana o comparte 2, el fósforo comparte 3, el cloro gana o comparte 1, el potasio pierde 1, y el calcio pierde 2. 9.El magnesio tiene un número atómico de 12. ¿Cuántos electrones se encuentran en su primer nivel de energía, en su segundo nivel de energía, y en el tercero? ¿Cuál sería el resultado de la interacción entre el magnesio y el cloro? Escriba la fórmula del cloruro de magnesio. Dado que el magnesio tiene el número atómico 12, este elemento tiene 12 protones en su núcleo, y 12 electrones afuera del mismo. El primer nivel de energía contiene 2 electrones, el segundo nivel de energía 8 electrones, y el tercero contiene los restantes 2 electrones. Un átomo de magnesio, como todos los átomos, es más estable cuando su nivel energético externo está completamente lleno de electrones. La manera más fácil por la que el magnesio puede alcanzar este estado estable es dejando los dos electrones en su tercer nivel de energía. El magnesio puede perder un electrón por cada uno de 2 átomos de cloro, formando el ion magnesio Mg2+, y dos átomos de cloruro Cl-. La fórmula del cloruro de magnesio es MgCl2. 10.Explique las diferencias entre enlaces iónicos, covalentes y covalentes polares. ¿Qué tendencia de los átomos favorece su interacción para formar enlaces? La tendencia de los átomos a completar el nivel de energía externo los lleva a interactuar con otros átomos formando enlaces. Los átomos pueden perder, ganar o compartir electrones de manera de completar el nivel energético externo. Un enlace iónico es una ligadura química formada por la mutua atracción de iones con carga opuesta. Los iones positivos se forman cuando átomos con uno o dos electrones en su nivel de energía externo pierden esos electrones hacia otro(s) átomo(s). Los iones negativos se forman cuando los átomos que necesitan uno o más electrones para completar su nivel de energía externo ganan el o los electrones necesarios. Un enlace covalente es una ligadura química por la cual dos átomos comparten uno o más pares de electrones. Un enlace polar covalente es un enlace covalente en el cual los electrones compartidos son atraídos más fuertemente por el núcleo de uno de los dos átomos. Los electrones pasan más tiempo alrededor del núcleo más poderosamente atractivo, creando en la molécula zonas con carga positiva y negativa.


11.Las moléculas que contienen enlaces covalentes polares tienen típicamente regiones de carga positiva y negativa y, por lo tanto, son polares. Sin embargo, algunas moléculas que contienen enlaces covalentes polares son no polares. Explique cómo es posible esto. Si la simetría de la molécula es tal que lo electrones son atraídos en direcciones opuestas por la polaridad de las ligaduras, los efectos polares se cancelan y la molécula es no polar. Por ejemplo, en la molécula de dióxido de carbono (O=C=O) los 3 átomos se ubican en una línea recta. A pesar de que cada átomo de oxígeno atrae a los electrones más fuertemente que el átomo de carbono, la atracción de cada uno de los 2 átomos de oxígeno trabaja en contra de la atracción del otro, produciendo una distribución pareja de las cargas y, por lo tanto, una molécula no polar. Una situación similar ocurre en la molécula simétrica de metano. 12.Sabiendo que las reacciones químicas tienen que estar equilibradas, coloque los números apropiados en los espacios con guiones (clave: de 1 a 6 en todos los casos) a) _H2CO3 -> _H2O + _ CO2 Ácido carbónico Respuesta: 1 H2CO3 -> 1 H2O + 1 CO2 b) _H2 + _N2 -> _NH3 Amoníaco Respuesta: 3 H2 + 1 N2 -> 2 NH3 c) _NaOH + _H2CO3 -> _Na2CO3 Hidróxido de sodio carbonato de sodio Respuesta: 2 NaOH + 1 H2CO3 -> 1 Na2CO3 + 2 H2O d) _CH3OH + _O2 ->_CO2 + _H2O Alcohol metílico Respuesta: 2 CH3OH + 3 O2 -> 2 CO2 + 4 H2O e) _O2 + _C6H12O6 -> _H2O + _CO2 Glucosa Respuesta: 6 O2 + 1 C6H12O6 -> 6 H2O + 6 CO2


EXAMEN DE QUIMICA