NÚMEROS CUÁNTICOS Y CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA EJERCICIOS RESUELTOS DE QUÍMICA PREUNIVERSITARIA EN PDF

QUÍMICA NUCLEAR
DEFINICIÓN: En los núcleos atómicos ocurren reacciones que son estudiadas por la Química Nuclear. Durante éstas reacciones, el átomo libera gran cantidad de energía, como energía atómica.

I. RADIACTIVIDAD

Es el cambio espontánea o artificial (Provocado – Inducido) en la composición nuclear de un núclido inestable con emisión de partículas nucleares y energía nuclear.

I.A RADIACTIVIDAD NATURAL
Es la descomposición espontánea de núcleos atómicos inestables con desprendimiento de radiaciones de alta energía.
Las radiaciones emitidas son de 3 tipos: Alfa, Beta y Gamma
DIAGRAMA

+ = Rayos Alfa

- = Rayos Beta

0 = Rayos Gamma

RADIACION PARTICULA NOTACION
Alfa +

Beta -

Gama 0

a. PODER DE PENETRACION DE LAS RADIACIONES

El poder de penetración varía con el tipo de radiación, los materiales con mayor densidad, como el plomo son más resistentes como protección contra la radiación.

Papel Aluminio Plomo

a.1 RADIACIONES ALFA ()
- Son de naturaleza corpuscular de carga positiva.
- Constituído, por núcleos de Helio, doblemente ionizado.
 =
- Viajan a una velocidad promedio de 20 000 km/s.
- Son desviados por los campos electromagnéticos.

a.2 RADIACIONES BETA ()
- Son de naturaleza corpuscular de carga negativa.
- Son flujo de electrones

- Alcanzan una velocidad promedio de 250 000 Km/s.
- Son desviados por los campos electromagnéticos.
a.3 RADIACIONES GAMMA ()
- Son REM
- No son corpúsculos materiales ni tienen carga (eléctricamente neutros) son pura energía.
- En el vació viajan a la velocidad de la luz; 300 000 Km/s.
- No son desviados por los campos electromagnéticos.
Orden de Penetración
 >  > 
b. PRINCIPALES FORMAS DE DESINTEGRACION NUCLEAR
Durante cualquier emisión de radiaciones nucleares tiene lugar una transmutación, es decir, un elemento se transforma en otro de diferente número de masa y número atómico.
Toda ecuación nuclear debe estar balanceada. La suma de los números de masas (Los superíndices) de cada lado de la ecuación deben ser iguales.
La suma de los números atómicos o cargas nucleares (Los subíndices) de cada lado de la ecuación deben ser iguales.

b.1 DESINTEGRACION ALFA ()

Ejemplo

b.2. DESINTEGRACION BETA ()

Ejemplo

b.3 DESINTEGRACION GAMMA ()

Ejemplo:

I.B RADIACTIVIDAD
TRANSMUTACION ARTIFICIAL
Es el proceso de transformación de núcleos estables al bombardearlos con partículas o al ser expuesto a una radiación con suficiente energía.

En donde:
x : Núcleo estable ó blanco.
a : Partícula proyectil o incidente
y : Núcleo final
 : Partícula producida

Notación de otras Partículas

Partícula Notación
Protón

Neutrón

Deuterio

Positrón

Ejemplo:

1. Cuántas partículas alfa y beta emitirá la siguiente relación nuclear.

Solución
- Balance de Número de masa:
238 = 222 + 4m + On
m = 4
- Balance de carga nuclear:
92 = 86 + 2m -n
n = 2
Rpta.
4 partículas Alfa
2 partículas Beta

1. FISION NUCLEAR
Proceso que consiste en la fragmentación de un núcleo pesado en núcleos ligeros con desprendimiento de gran cantidad de energía.

2. FUSION NUCLEAR
Proceso que consiste en la unión de dos o más núcleos pequeños para formar un núcleo más grande en donde la masa que se pierde durante el proceso de fusión se libera en forma de energía. Ejemplo.

II. RADIACION ELECTROMAGNETICAS

Son formas de energía que se trasmiten siguiendo un movimiento ondulatorio.

Característica
1. Longitud de Onda ( = Lambda)
Nos indica la distancia entre dos crestas consecutivas de una onda.
Unidades: nm, , m, cm.
1nm = 10-9m

2. Frecuencia (ﬠ)
Es el número de longitudes de onda que pasan por un punto en la unida de tiempo.
Unidades: HZ : HERTZ=S-1=1 ciclo/s

3. Velocidad de un onda (C)
La velocidad de una onda electromagnética es numéricamente igual a la velocidad de la luz.
C = 3.1010 cm/s

4. Relación entre ,ﬠ.C
ﬠ =
,ﬠ.C
 =

5. ENERGIA DE UNA RADIACION ELECTROMAGNETICA
HIPOTESIS DE MAX PLANCK
La energía es emitida en pequeños paquetes o cuantos en forma descontinúa.
E = h ﬠ = h.
E : Energía : J. Erg
ﬠ : Frecuencia Hz
h : Cte. de Plack
= 6.62 x 10-27 Erg. S
= 6.62 x 10-34 J.S

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

Es el conjunto de radiaciones electromagnética que se diferencian entre sí en su longitud de onda y frecuencia.

Radiación Longitud de Onda Espectro

Ondas de radio
Microondas
Rayos infrarojos 100-15 Km
10-2_102cm
10-4_10-2cm

Rayos de Luz
Rayos ultravioleta
Rayos X
Rayos Gamma
Rayos Cósmicos 760 nm

10-300nm
10-1-5 nm
10-3-10-1nm
10-3-10-5nm

Donde : 1 nm = 10-9m

ESPECTRO VISIBLE
Los diferentes colores obtenidos como consecuencia de la dispersión de la luz blanca, constituyen el espectro visible.

Fig. 1 La luz blanca se descompone en siete colores de luz.

III. ATOMO DE NIELS BOHR

Bohr, discípulo de Rutherford, fundamento sus enunciados en la teoría cuántica de Planck y en los espectros Atómicos; explicando acertadamente los defectos del modelo de Rutherford.
Bohr, realizó estudios basados en el “espectro del Hidrógeno” y concluyó con los siguientes postulados:
1er. Postulado
“En el dominio atómico se puede admitir que un electrón se mueve en una orbita sin emitir energía”

Deducción:

Donde Fe = Fuerza electrostática
Fc = Fuerza centrífuga

Fe = y Fc =

Donde:
me = masa del electrón
V = Velocidad del electrón
r = Radio de la orbita
q = Carga del electrón

Fig. 2 Interacción electrostática entre el protón y el electrón.
De la figura: Fe = Fc

Sustituyendo los valores:

K = =

Pero: q = e y K = 1

Luego: =

Finalmente: me. V2 =

2do. Postulado
“La energía liberada al saltar un electrón de una orbita activada a otra inferior de menor activación es igual a la diferencia de energía entre el estado activado y primitivo”

Fig. 3 Excitación del átomo de hidrógeno

E2 – E1 = h. ﬠ

Donde:

E2= Energía del electrón en la orbita exterior.
E1= Energía del electrón en la orbita interior.
h = Constante de Planck
ﬠ = Frecuencia

Luego la energía total
Et =

Donde: Et = energía total del electrón
e = carga del electrón
r = radio de la orbita

3er. Postulado
“Solamente son posibles aquellas orbitas en los cuales se cumple que el producto del impulso del electrón por la longitud de su orbita que describe es un múltiplo entero de h”.
m . v . 2 . r = n . h

Donde: m x V = impulso del electrón
2r = longitud de la orbita.
n = número entero
(n = 1,2,3,…)
h = constante de Planck.
De donde:
r =
Sustituyendo los valores h, m y e; se tiene:
r = 0,529n2
Donde: r = radio de la orbita
n = nivel de energía
Si en la ecuación:
Et =
Se sustituye los valores de e y r:
t =
Luego:

Et = -

Et = -
Et = – 313,6 Kcal/mol
n2

IV. NUMERO DE ONDA

pero: ﬠ
Luego:

ﬠ= número de onda (ﬠ = 1/ )
R = Constante de RYDBERG
R = 109678 cm-1  1,1x 105cm-1
ni = Orbita interior
nf = Orbita exterior
1. Marque la proposición correcta, respecto a la teoría atómica de Bohr.

A) Cuando el electrón se mueve en su órbita, sufre variaciones de energía dependiendo de su velocidad.
B) Una transición electrónica de un nivel superior a otro inferior emite energía en forma de un fotón generando una línea brillante en el espectro de emisión.
C) El radio de la órbita “n” equivale a 0,53 n A.
D) Es aplicable a átomos polielectrónicos.
E) Sugiere la existencia de los subniveles de energía.

2. Determinar la energía que tiene un electrón, en un átomo según Bohr, si su radio de giro es 13,25 A.

A) –0,70eV B)–0.60eV
C) – 0,54eV D)–0,30eV
E) –0,37eV

3. Se tiene un átomo de hidrógeno excitado con un electrón en el cuarto nivel, según Bohr, determinar en megahertz (MHz) la frecuencia con que emite su energía, hasta llegar a su estado basal.

A) 4,26×106 B) 5,16×1015
C) 3,08×109 D) 5,8×108
E) 4,12×108

4. ¿Qué número de onda le corresponde al fotón emitido en una transición del 6to. al 3er. Nivel en el átomo de Bohr?

A) 2464,8 cm-1 B) 9139,83 cm-1
C) 384,3 cm-1 D) 4964,2 cm-1
E) 241,3 cm-1

5. ¿Qué energía tiene el electrón en el infinito por la teoría de Niels Bohr?

A) –13,6eV B) –1,51eV
C) –2,3eV D) –3,8eV
E) O e V

6. Hallar la energía absorbida para una transición del 4° al 8° nivel energético en el átomo de Bohr:

A) 4,8×1018J B) 1,2X1024J
C) 3,44×1019J D) 2,8×1020J
E) 1,02×1019J
7. En el átomo de Bohr un electrón se aleja del nivel “n” al cuarto nivel absorbiendo una radiación cuyo número de onda es 102 823cm-1 calcular el nivel “n” a partir del cual se alejó el electrón.

A) 1 B) 2 C) 3
D) 4 E) 5

8. Señalar la proposición falsa para el átomo de BOHR.

A) El modelo atómico de BOHR sólo puede aplicarse al átomo de hidrógeno y a las especies isoelectrónicas al hidrógeno.
B) Sólo están permitidas las órbitas con momento angular iguales o múltiples de h/2.
F) Según la teoría de BOHR la velocidad del electrón en el átomo de hidrógeno aumenta al aumentar la energía.
G) Los electrones en los átomos ocupan niveles discretos de energía.
E) Para promocionar un electrón de un nivel menor a otro mayor el átomo absorbe energía.

9. Diga cuántos de los juegos de números cuánticos son posibles:

* (6;5;-3;+1/2) * (5;6;-4;-1/2)
* (3;0; +1, 1/2) * (3;2;-1;+1/2)
* (2;1;+1;+1/2) * (4;3;+1;-1/2)
A) 4 B) 6 C) 3
D) 2 E) 1

10. Al desarrollar una distribución electrónica se logran 4 electrones desapareados en el 4to. nivel. señale el máximo valor del número atómico posible.

A) 48 B) 53 C) 60
D) 62 E) 66

11. Si un átomo con 30 neutrones tiene su último electrón de representación cuántica (3;2;+2;+1/2). ¿Cuál es su número másico?
A) 48 B) 49 C) 52
D) 53 E) 55

12. Considere un átomo con 19 orbitales llenos; entonces el máximo número de electrones que puede tener su catión pentavalente es:

A) 38 B) 39 C) 40
D) 43 E) 46

13. Marque verdadero (V) o falso (F) según convenga:
( ) Según Pauli dos electrones de un mismo átomo no pueden tener sus cuatro números cuánticos idénticos.
( ) El tamaño del orbital queda definido con el número cuántico azimutal.
( ) Los electrones antiparalelos tienen diferente “spin”
( ) Un orbital “d” en general tiene forma tetralobular.

A) VFVF B) VVVV C) VFFF
D) VFFV E) VFVV

14. Determinar el mínimo y máximo número de electrones que tiene un átomo con 5 niveles de energía.

A) 11 Y 18 B) 19 Y 36
C) 37 Y 54 D) 11 Y 20
E) 37 Y 70

15. El átomo de un elemento “J” tiene el mismo número de electrones que L3+, Si el átomo “J” posee sólo 6 orbitales apareados con energía relativa de 5. ¿Cuál es el número atómico de “L”?

A) 39 B) 37 C) 31
D) 35 E) 47

16. Cuando la carga de un átomo es –3 su C.E. termina en 4p6. Determine el número de neutrones si el número de masa es 68.

A) 32 B) 35 C) 29
D) 25 E) 42

17. Hallar el máximo valor que puede tener el número de masa de un átomo que solamente posee 4 orbitales llenos en el nivel N. Además su número de neutrones excede en 4 a su carga nuclear.

A) 87 B) 89 C) 90
D) 92 E) 95

18. ¿Cuál es la representación cuántica para el último electrón en la distribución electrónica del selenio (Z=34)?

A) (3,0,+1,+1/2)
B) (4,1,+1,+1/2)
C) (4,1,-1,+1/2)
D) (3,1,0,+1/2)
H) (4,1,-1,-1/2)

19. ¿Cuántas proposiciones son incorrectas?

VII. El número cuántico azimutal indica la forma de la reempe.
VIII. Si I=3 entonces es posible siete valores para el número cuántico magnético.
IX. Para un electrón del orbital 3pz: n=3 y I=1
X. Un orbital “d” admite como máximo 10 electrones.
XI. El número cuántico spin, indica la traslación del electrón.
XII. El electrón: n=4, I=2; mi=0; ms= ½ es de un subnivel f.

A) 5 B) 1
C) 0 D) 3
E) 4

20. Hallar el número de protones en un átomo, sabiendo que para su electrón de mayor energía los números cuánticos principal y azimutal son respectivamente 5 y 0; y además es un electrón desapareado.

A) 39 B) 36 C) 38
D) 37 E) 35

21. Determine el número cuántico magnético del último electrón del átomo que es isoelectrónico con el ión
A) 0 B) 1 C) 2
D) 3 E) 4

22. Indicar la alternativa no falsa:

VI. El número cuántico principal toma los siguientes valores: 0; 1;2;3;…….
VII. El valor del “l siempre es menor que “n”, a lo más podrá ser igual.
VIII. El número cuántico magnético nos indica el sentido horario o antihorario del orbital.
IX. El número cuántico spin nos indica el sentido de giro del electrón alrededor de su eje.
X. El número cuántico azimutal nos da la orientación del orbital.

A) I B) II C) III
D) IV E) V

23. ¿Qué relación de números cuánticos (n, l, m1, m2) que a continuación se indican es posible?

A) 7;6;7;-1/2
B) 4;-3;3;-1/2
C) 5;4;0;1
D) 4;3;0;-1/2
E) 6;6;0;-1/2

24. Indicar el orbital más estable en:

A) 5f XYZ B) 6P Y C) 3
D) 4S E) 2P X

25. Se tiene 3 electrones cuyos números cuánticos son:
Electrón I: 3;0;0;+1/2
Electrón II: 3;2;0;-1/2
Electrón III: 3;2;0;+1/2
Con respecto a la energía los electrones I, II, III podemos afirmar:

A) I=II=III B) I<IIII>III D) I<II=III E) I>II=III

26. Un metal posee tres isótopos cuyos números másicos suman 120. Si en total tiene 57 neutrones. ¿Cuántos electrones tiene su catión divalente?

A) 14 B) 28 C) 19

D) 32 E) 21

27. Un elemento de transición del quinto periodo tiene 3 orbitales desapareados. Si la cantidad de electrones es máxima, hallar los probables números cuánticos del penúltimo electrón.

A) 4,2,0,+1/2

B) 4,2,-2,-1/2

C) 5,2,-1,+1/2

D) 5,2,0,+1/2

E) 4,2,+0,+1/2

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