Modelo atómico de Bohr – Sommerfeld 05

 

La transición electrónica del sodio que ocurre entre dos de sus niveles energéticos, tiene una energía E = 3,37·10–19 J. Supongamos que se ilumina un átomo de sodio con luz monocromática cuya longitud de onda puede ser λ1 = 685,7 nm, λ2 = 642,2 nm o λ3 = 589,6 nm ¿Se conseguirá excitar un electrón desde el nivel de menor energía al de mayor energía con alguna de estas radiaciones? ¿Con cuál o cuáles de ellas? Razona la respuesta.

 

 

Solución:

Datos: E = 3,37·10–19 J; λ1 = 685,7 nm; λ2 = 642,2 nm; λ3 = 589,6 nm

El enunciado del problema pregunta si un electrón, situado en un nivel bajo, puede capturar un fotón y utilizar su energía para subir a un nivel más alto.

Lo que ocurre es que la energía del fotón debe ser, exactamente, igual a la diferencia de energía entre los niveles.

E = h f = h c/λ

Veamos la energía de cada uno de los fotones:

MODELO BORH SOMMERFELD 05

El fotón de la tercera radiación sí que podrá excitar al electrón haciéndolo subir de nivel.

 

 


Protones, neutrones y electrones. Isótopos. Iones 21

 

¿Cuántos electrones tienen las especies: ión potasio, ión selenio e ión yodo?

Datos:

ESTRUC ATOM P,N,E,I,I 21

 

 

Solución:

El potasio pertenece al grupo IA luego tiene 1 electrón en su última capa, por lo que para conseguir la configuración de gas noble debe cederlo transformándose en un ión, por lo tanto:

Número de electrones = 19 – 1 = 18

El selenio pertenece al grupo VIA luego tiene 6 electrones en su última capa, por lo que para conseguir la configuración de gas noble debe ganar 2 electrones transformándose en un ión, por lo tanto:

Número de electrones = 34 + 2 = 36

El yodo pertenece al grupo VIIA luego tiene 7 electrones en su última capa, por lo que para conseguir la configuración de gas noble debe ganar 1 electrón transformándose en un ión, por lo tanto:

Número de electrones = 53 + 1 = 54

 

 


Protones, neutrones y electrones. Isótopos. Iones 20

 

Decir el número de partículas subatómicas y hacer la representación electrónica de las siguientes especies:

a)  Helio.

b)  Ión calcio.

c)  Ión cloro.

Datos:

ESTRUC ATOM 19, 1

 

 

Solución:

Un elemento se representa por:

REPRESENTACION DE UN ELEMENTO

siendo Z = nº atómico y A = nº másico

a) 

Número de protones = Z = 2

Número de neutrones = A – Z = 4 – 2 = 2

Número de electrones = Número de protones = 2

Representación electrónica:

ESTRUC ATOM 19, 3

b)  El calcio pertenece al grupo IIA luego tiene 2 electrones en su última capa, por lo que para conseguir la configuración de gas noble debe cederlos transformándose en un ión, por lo tanto:

Número de protones = Z = 20

Número de neutrones = A – Z = 40 – 20 = 20

Número de electrones = Z – 2 = 20 – 2 = 18

Representación electrónica:

ESTRUC ATOM 19, 4

c)  El cloro pertenece al grupo VIIA luego tiene 7 electrones en su última capa, por lo que para conseguir la configuración de gas noble debe ganar 1 electrón transformándose en un ión, por lo tanto:

Número de protones = Z = 17

Número de neutrones = A – Z = 35 – 17 = 18

Número de electrones = Z + 1 = 17 + 1 = 18

Representación electrónica:

ESTRUC ATOM 19, 5

 

 


Protones, neutrones y electrones. Isótopos. Iones 19

 

Completa la siguiente tabla referida a átomos e iones:

 

Especie

 

Nº protones

 

Nº neutrones

 

Nº electrones

 

Tipo

de ión

 

A

 

Z

Distribución electrónica

1er nivel

2º nivel

3er nivel

Ca+2

 

20

18

 

 

 

 

 

 

N-3

 

 

 

 

14

7

 

 

 

Mg+2

 

13

10

 

 

 

 

 

 

Cr

 

 

 

 

52

24

 

 

 

P-3

15

16

 

 

 

 

 

 

 

Cl

17

19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solución:

En la primera fila tenemos al ión calcio con dos cargas positivas (lo indica el +2), luego se trata de un átomo que ha perdido 2 electrones, por tanto es un catión.

Cuando se trata de un átomo el número de electrones es igual al de protones, pero, en este caso, ya hemos dicho que tiene 2 electrones menos, luego tendremos que:

Nº protones = Nº electrones = 18 + 2 = 20

El número másico (A) es igual al número de protones más el de neutrones, o sea:

A = 20 + 20 = 40

El número atómico (Z) es igual al número de protones, por tanto:

Z = 20

Para la distribución electrónica hay que tener en cuenta que según la Tabla periódica:

En el primer período hay dos elementos, por tanto el máximo número de electrones que se pueden colocar son 2.

En el segundo período hay 8 elementos, luego el máximo número de electrones que caben son 8.

 En el tercer período hay otros 8 elementos, por consiguiente el máximo número de electrones que se pueden colocar son 8.

En el cuarto período hay 18 elementos, por tanto el máximo número de electrones que se pueden colocar son 18. 

En el caso del ión calcio debemos distribuir 18 electrones, luego:

En primer nivel tendremos 2 electrones (1s2), en el segundo nivel 8 electrones (2s22p6) y en el tercer nivel otros 8 electrones (3s23p6)

En la segunda fila tenemos al ión nitrógeno con tres cargas negativas (lo indica el –3), luego se trata de un átomo que ha ganado 3 electrones, por lo tanto es un anión.

El número de protones es igual al número atómico, es decir:

Z = 7

El número de neutrones es igual al número másico (A) menos el número de protones, o sea:

Nº neutrones = 14 – 7 = 7

Cuando se trata de un átomo el número de electrones es igual al de protones, pero, en este caso, ya hemos dicho que tiene 3 electrones más, luego tendremos que:

Nº electrones = 7 + 3 = 10

Ahora tenemos que repartir 10 electrones, o sea, 2 en el primer nivel y 8 en el segundo nivel.

En la tercera fila tenemos al ión magnesio con dos cargas positivas (lo indica el +2), luego se trata de un átomo que ha perdido 2 electrones, por tanto es un catión.

Cuando se trata de un átomo el número de electrones es igual al de protones, pero, en este caso, ya hemos dicho que tiene 2 electrones menos, luego tendremos que:

Nº protones = Nº electrones = 10 + 2 = 12

El número másico (A) es igual al número de protones más el de neutrones, o sea:

A = 12 + 13 = 25

El número atómico (Z) es igual al número de protones, por tanto:

Z = 12

Como en el caso anterior tenemos que repartir 10 electrones, o sea, 2 en el primer nivel y 8 en el segundo nivel.

En la cuarta fila tenemos al cromo, que no ha perdido ni ganado ningún electro, por tanto es un átomo, no un ión.

Nº protones = 24

Nº neutrones = 52 – 24 = 28

Nº electrones = 24

En este caso se trata de un elemento de transición por lo que su distribución electrónica no es tan simple como las anteriores y para realizarla debemos tener en cuenta su configuración electrónica.          

Primer nivel: 1s2. Dos electrones.

Segundo nivel: 2s22p6. Ocho electrones.

Tercer nivel: 3s23p63d0. Ocho electrones.

Tenemos distribuidos 18 electrones, luego nos quedan 6 electrones que debemos colocar en el cuarto nivel, pero teniendo en cuenta que el subnivel 3d está vacío y es de menor energía que el 4p, ya que como s = 0, p = 1 y d = 2, tenemos que en el caso de 4p, 4 + 1 = 5 y 3d, 3 + 2 = 5, pero el número cuántico del subnivel d es menor. 4d es de menor energía que 3p. (Ver números cuánticos)

Por tanto, en el cuarto nivel debería haber dos electrones (4s2) y en tercer nivel los cuatro restantes (3d4), pero el cromo es una excepción y en realidad tiene 5 en el nivel tercero (3d5) y 1 en el nivel cuarto (1s1)

En la quinta fila tenemos al ión fósforo con tres cargas negativas (lo indica el –3), luego se trata de un átomo que ha ganado 3 electrones, por lo tanto es un anión.

Cuando se trata de un átomo el número de electrones es igual al de protones, pero, en este caso, ya hemos dicho que tiene 3 electrones más, luego tendremos que:

Nº electrones = 15 + 3 = 18

A = 15 + 16 = 31

Z = 15

Ahora tenemos que distribuir 18 electrones, o sea, 2 en el primer nivel y 8 en el segundo nivel y otros 8 en el tercer nivel.

En la última fila tenemos al ión cloro con una carga negativa (lo indica el –), por tanto se trata de un átomo que ha ganado 1 electrón, luego es un anión.

Cuando se trata de un átomo el número de electrones es igual al de protones, pero, en este caso, ya hemos dicho que tiene 1 electrón más, luego tendremos que:

Nº electrones = 17 + 1 = 18

A = 17 + 19 = 36

Z = 17

Su distribución electrónica es 2 electrones en el primer nivel, 8 en el segundo y otros 8 en el tercero.

Todo lo anterior viene resumido en la siguiente tabla:

 

Especie

 

Nº protones

 

Nº neutrones

 

Nº electrones

 

Tipo de ión

 

A

 

Z

Distribución electrónica

1er nivel

2º nivel

3er nivel

Ca+2

20

20

18

Catión

40

20

2

8

8

N-3

7

7

10

Anión

14

7

2

8

Mg+2

12

13

10

Catión

25

12

2

8

Cr

24

28

24

Es un átomo

52

24

2

8

13

P-3

15

16

18

Anión

31

15

2

8

8

Cl

17

19

18

Anión

36

17

2

8

8

 

El electrón que le falta al cromo, ya se ha dicho que se encuentra en el cuarto nivel.

 

 


Protones, neutrones y electrones. Isótopos. Iones 18

 

Decir el número de partículas subatómicas y hacer la representación electrónica de las siguientes especies:

a)  Ión magnesio.

b)  Ión fósforo.

c)  Ión hidrógeno.

d)  Ión azufre.

Datos:

PROTONES, NEUTRONES, ETC 18, 1

 

 

Solución:

Un elemento se representa por:

REPRESENTACION DE UN ELEMENTO

siendo Z = nº atómico y A = nº másico

a)  El magnesio pertenece al grupo IIA luego tiene 2 electrones en su última capa, por lo que para conseguir la configuración de gas noble debe cederlos transformándose en un ión, por lo tanto:

Número de protones = Z = 12

Número de neutrones = A – Z = 24 – 12 = 12

Número de electrones = Z – 2 = 12 – 2 = 10

Representación electrónica:

PROTONES, NEUTRONES, ETC 18, 3

b)  El fósforo pertenece al grupo VA luego tiene 5 electrones en su última capa, por lo que para conseguir la configuración de gas noble debe ganar 3 electrones transformándose en un ión, por lo tanto:

Número de protones = Z = 15

Número de neutrones = A – Z = 31 – 15 = 16

Número de electrones = Z + 3 = 15 + 3 = 18

Representación electrónica:

PROTONES, NEUTRONES, ETC 18, 4

c)  El hidrógeno únicamente tiene un electrón que al perderlo se transforma en el ión hidrógeno, luego:

Número de protones = Z = 1

Número de neutrones = A – Z = 1 – 1 = 0

Número de electrones = Z – 1  = 1 – 1 = 0

Representación electrónica:

PROTONES, NEUTRONES, ETC 18, 5

d)  El azufre pertenece al grupo VIA luego tiene 6 electrones en su última capa, por lo que para conseguir la configuración de gas noble debe ganar 2 electrones transformándose en un ión, por lo tanto:

Número de protones = Z = 16

Número de neutrones = A – Z = 32 – 16 = 16

Número de electrones = Z + 2 = 16 + 2 = 18

Representación electrónica:

PROTONES, NEUTRONES, ETC 18, 6