martes, 22 de marzo de 2011

Configuraciones electrónicas

La distribución de los electrones en diferentes orbitales atómicos se conoce como configuración electrónica.

Los átomos con números atómicos menores de 20 tienen configuraciones electrónicas más sencillas.

Los átomos con muchos protones tienen mayor dificultad para retener a sus electrones más alejados del núcleo. Por esa razón, el tamaño del átomo es mayor y la distribución de los electrones en sus orbitales, es decir su configuración electrónica, es más compleja.

El orden en que los electrones ocupan los orbitales, es decir, su configuración electrónica, está regida por tres reglas:
1. Los electrones ocupan los orbitales en orden creciente de energías, es decir, primero llenan los orbitales de menor energía y después los orbitales con más energía. Este es el principio de Aufbau, palabra alemana que significa construcción.

2. un orbital puede estar ocupado sólo por los electrones con spin de signo contrario. Ese es el principio de exclusión de Pauli.

3. Cuando varios electrones ocupan orbitales con más de un su nivel energético l, los electrones ocupan sus diferentes orbitales pero con diferente espín.

Por ejemplo, en el caso de los orbitales “p” se van ocupando los x, y y z con un solo electrón y después si hay más electrones, se aparean. Esta es la regla de Hund.

Orden de llenado de orbitales de acuerdo con las reglas anteriores.


Los electrones, como has visto, comienzan por llenar el nivel más bajo de energía, el más estable: el 1s. Al aumentar el nivel de energía, se ocupa el siguiente orbital, el 2s y así sucesivamente.

Capacidad máxima en cada tipo de orbital
s 1 orbital 2 electrones
p 3 orbitales 6 electrones (dos en cada uno)
d 5 orbitales 10 electrones (dos en cada uno)
f 7 orbitales 14 electrones (dos en cada uno)
Escribe tu cuaderno la configuración electrónica de los siguientes elementos:
Ca. N, Al, Sn, I, Ba, Mn, Cl, Au-

Evaluación

1. Completa la siguiente tabla de características de los átomos de ciertos elementos.



2. ¿Es posible que existan estos niveles de energía en 1 átomo? 2d, 7s, 3p, 1p. 5f.

3. ¿Qué diferencia hay entre órbita y orbital?

4. ¿Cuantos electrones puede haber en todos los hospitales de nivel 2?

5. ¿Cuantos en el nivel 4?

6. Escribió el principio de exclusión de Pauli.

7. Explica el principio de máxima multiplicidad de Hund.

8. Explica que es la configuración electrónica de 1 átomo.

9. ¿Qué es el número de masa de 1 átomo?

10. ¿Qué es el número atómico?

11. ¿Qué es la masa atómica?

12. Enumera los tipos de orbitales electrónicos que existen.

13. ¿Qué son los números cuántico?

14. ¿Cuáles son y que representa cada uno?

15. ¿Qué es la radiactividad?

16. ¿Qué es 1 diagrama energético? Elige 1 elemento y dibuja su diagrama.

17. Define electrones de valencia.

18. Escribe la configuración electrónica del silicio.

19. ¿Qué estudios valieron el premio Nobel a Frederick Soddy en 1921?

20. ¿Para qué se utilizan los siguientes isótopos? Carbono 14.231, cobalto 60.

21. Completa el siguiente cuadro indicando a qué modelo atómico corresponde cada afirmación: Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, Schrodínguer.
Partícula indivisible ______________________________
Electrones que describen órbitas____________________
Masa de carga positiva ______________________
Electrón con movimiento ondulatorio _______________
Número cuántico n _______________________
Electrones que giran en torno de 1 núcleo ________
Nivel de energía _______________________
Explica el espectro del hidrógeno __________________
Electrones en orbitales ________________
Probabilidad de encontrar 1 electrón ________________

Tema 2. La estructura del átomo y sus aplicaciones.

Cuestionario 2 Responde las siguientes preguntas

1. ¿Cuáles son las partículas subatómicas?

2. ¿Cuál es la diferencia entre masa atómica y número atómico de 1 elemento químico?

3. ¿Cuál es la ubicación y la carga eléctrica de un electrón, de un protón y de un neutrón?

4. ¿En qué consiste la configuración electrónica de un átomo?

5. ¿Qué es una órbita? ¿Qué es un orbital?

6. ¿Qué es un electrón de Valencia?

7. ¿Cuáles son los números cuánticos?

8. ¿Qué es un isótopo? ¿Para qué se usan?

9. ¿Qué es radiactividad?

10. ¿Qué es la energía nuclear? ¿Qué opinas sobre sus aplicaciones, riesgos y sus beneficios?

11. Forma un equipo con 3 participantes, consulten en fuentes impresas o electrónicas el uso del isótopo radiactivo plomo 212.

12. Averigüen las ventajas y desventajas del uso de los isótopos: yodo 131, cobalto 60, carbono 14 y uranio 235.


La energía nuclear es el producto de la fisión de los átomos radiactivos, en especial del uranio. Este proceso se lleva a cabo en las plantas nucleares. El uranio se bombardea con neutrones, lo que provoca su fisión o rompimiento de sus núcleos atómicos, formándose 2 elementos diferentes. Éste proceso nuclear genera muchísima energía. El calor producido por la fisión del núcleo de los átomos de uranio se utiliza para calentar agua y genera vapor a alta presión. El vapor mueve enormes turbinas que generan electricidad.
Entre los problemas que plantea el uso de 1 recurso como el uranio está en que no es renovable, que no todos los países cuentan con el recurso y deben importarlo.

Investiguen por el equipo formado anteriormente cómo se utiliza la energía nuclear en la medicina y discuten equipo el siguiente dilema:
¿Qué opinas sobre los riesgos y los beneficios de la energía nuclear como fuente de electricidad y como medio de diagnóstico y tratamiento de ciertas enfermedades?

Isótopos y uso cotidiano.
El experimento de Rutherford no sólo condujo al descubrimiento del núcleo atómico para aproximarse a la estructura del átomo, sino que además abrió el camino de investigaciones acerca del núcleo a partir de las emisiones de partículas alfa, veta y rayos gamma
Frederick Soddy (1877-1956) participó con Rutherford en estas investigaciones, y juntos descubrieron que el núcleo constaba de un conjunto inestable de partículas que se descomponía espontáneamente con la emisión de partículas alfa y beta, cambiando el número atómico. Después de diversos experimentos, concluyeron que la inestabilidad correspondía a los neutrones, pues podían dividirse en un protón, que quedaba en el núcleo, y en una partícula Beta, que era expulsada. La partícula Beta es equivalente en carga y masa a un electrón.

Soddy nombró isótopos a los átomos de un mismo elemento que experimentaban esas trasmutaciones y aumentaban el número de protones.

La emisión de radiaciones (alfa, veta o gamma), al descomponerse los neutrones, es la causa de que se les conozca como isótopos radiactivos.
En 1921, Soddy recibió el Premio Nobel de química después de 20 años de valiosas contribuciones sobre la naturaleza de los isótopos. Junto con Rutherford enunció las leyes de las emisiones radiactivas y las cadenas de cómo iban los elementos transformándose en otros.

Para 1932, los estudios de este campo habían avanzado a grandes pasos, pues ya se contaba con herramientas y equipos para el estudio y explicación de los fenómenos de los núcleos atómicos. Para entonces, gracias a los aceleradores de partículas, se había logrado bombardear a los núcleos para introducir neutrones artificialmente y provoca la emisión de radiaciones y el aumento de protones. Con ello, surgieron nuevas inquietudes: obtener átomos de elementos que no existía en la naturaleza y vivir el átomo.

Muchos investigadores comenzaron a trabajar en el bombardeo del uranio, quien el último elemento hasta entonces descubierto, para generar el elemento con el siguiente número atómico. El bombardeo comenzó a hacerse con aceleradores muy potentes y con partículas diversas. En 1937, Emilio Segré (1905-1989) creó el primer elemento artificial, al que nombró tecnecio por haberse obtenido mediante la técnica anterior.

A partir de ese momento, se crearon más elementos y se abrió la puerta para aprovechar la energía asociada con los cambios en el núcleo.

Enrico Fermi (1901-1954) investigaba la posibilidad de crear un elemento artificial que no se encontraba en la naturaleza. Fermi se le ocurrió aprovechar las partículas alfa del gas radón (Rn) que emitía la descomposición radiactiva del radio (Ra) para proyectar las contra una lámina de berilio (Be) mediante un campo eléctrico. Como resultado de este experimento se produjo una reacción en que la partícula alfa chocaba contra el núcleo del berilio y se producía un núcleo de carbono, liberando un neutrón.

Materia y energía

Recordando lo que vimos acerca de la materia y energía responde el siguiente cuestionario:
1. Enumera tres fenómenos que hayas observado en tú entorno, en las que haya ocurrido uno o más cambios en el estado de agregación de cierta materia o sustancia.
2. Enumera las características de los estados de agregación.
3. Describe tres aplicaciones de los cambios físicos y químicos de la materia.
4. ¿Cuáles son las propiedades extensivas e intensidad de la materia?
5. ¿Qué es una propiedad química de la materia? Da tres ejemplos.
6 ¿qué es una propiedad física de la materia? Da tres ejemplos.
7. ¿Qué es una sustancia pura?
8. ¿Qué es una mezcla de sustancias? Explica que es un compuesto.
9. ¿Qué es un elemento?
10. ¿Qué son las mezclas heterogéneas y las mezclas homogéneas?
11. Clasifica las siguientes manifestaciones de la materia (sustancia, elemento, compuesto, mezcla homogénea, mezcla heterogénea).
• Agua dulce.
• Aire.
• Gas LP.
• Papel
• leche
• te
• Acero

12. ¿Cuantos procesos físicos de separación conoces y en qué consisten?

13. ¿Qué haces en tu vida diaria para reciclar o reutilizar materiales?

14. Explica la diferencia entre cambio físico y cambio químico.

15. ¿Cual es la teoría que explica los estados de agregación de la materia?

16. ¿Qué cambios de estado ocurren en la materia cuando disminuye la temperatura? ¿Y cuando aumenta? Explica cada uno.

17. ¿Qué tipo de cambio involucra el reciclaje de materiales?
18. ¿Cómo promueves o promoverías el uso responsable de materiales en tu localidad?

19 ¿cómo separarías unas puntas de acero que han quedado cubiertas con una mezcla de harina y sal?


20. Explica el concepto de energía y de qué manera se relaciona con la materia.

21. Enumera los riesgos y los beneficios de la obtención y el uso de la energía calorífica.

22. ¿Qué riesgos y qué beneficios trae el uso del gas natural, el petróleo y la electricidad como fuentes de energía?

23. Da tres ejemplos de fuentes de energías limpias y tres de fuentes de energías contaminantes.

24. Explica la importancia de las energías limpias.

25. ¿Qué relación hay entre la materia y sus transformaciones con los desastres naturales de tu localidad?