QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Estructura atómica y números cuánticos

Andalucía · 2022 · Reserva 4
Enunciado
Bloque B · B1. Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) Isótopos son átomos de un mismo elemento con diferente número de electrones.

b) La masa atómica relativa de un elemento viene dada por su número total de electrones.

c) El número másico es el número de neutrones presentes en el átomo.
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Resultado
  a) FALSA  −  los isoˊtopos tienen los mismos e−; difieren en los neutrones  \boxed{\;\textbf{a) FALSA} \;-\; \text{los isótopos tienen los mismos } e^-; \text{ difieren en los neutrones}\;}  b) FALSA  −  la masa estaˊ en el nuˊcleo; Ar es la media ponderada de los isoˊtopos  \boxed{\;\textbf{b) FALSA} \;-\; \text{la masa está en el núcleo; } A_r \text{ es la media ponderada de los isótopos}\;}  c) FALSA  −  A=Z+N, no solo N  \boxed{\;\textbf{c) FALSA} \;-\; A = Z + N, \text{ no solo } N\;}
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Estrategia

Las tres afirmaciones son falsas y las tres se refutan con las mismas dos definiciones. Tenlas escritas antes de razonar:Z=nuˊmero atoˊmico=nuˊmero de protones  (=electrones, si el aˊtomo es neutro)Z = \text{número atómico} = \text{número de protones} \;(=\text{electrones, si el átomo es neutro})A=nuˊmero maˊsico=protones+neutronesA = \text{número másico} = \text{protones} + \text{neutrones}Y una tercera idea para el apartado b): la masa del electrón es unas 1836 veces menor que la del protón, así que apenas contribuye a la masa del átomo.
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Desarrollo

a) FALSA.

Dos átomos son isótopos cuando pertenecen al mismo elemento, es decir, cuando tienen el mismo ZZ, y difieren en el número de neutrones (y por tanto en AA):1735Cl:  17 p+,  18 n1737Cl:  17 p+,  20 n^{35}_{17}\text{Cl}: \; 17 \text{ p}^+, \; 18 \text{ n} \qquad ^{37}_{17}\text{Cl}: \; 17 \text{ p}^+, \; 20 \text{ n}Los dos tienen 17 electrones, exactamente los mismos. Precisamente por eso los isótopos de un elemento son químicamente indistinguibles: la química la determinan los electrones, no los neutrones.

Lo que sí varía con distinto número de electrones son los iones (Cl\text{Cl} y Cl−\text{Cl}^-), no los isótopos.

b) FALSA.

La masa de un átomo reside casi por completo en el núcleo, es decir, en protones y neutrones:mp≈mn≈1,67⋅10−27 kgme=9,11⋅10−31 kgm_{p} \approx m_{n} \approx 1{,}67\cdot 10^{-27} \text{ kg} \qquad m_{e} = 9{,}11\cdot 10^{-31} \text{ kg}mpme≈1 836\frac{m_p}{m_e} \approx 1\,836Los electrones aportan menos de una milésima de la masa total. La masa atómica relativa se define como la media ponderada de las masas de los isótopos naturales del elemento, según su abundancia:Ar=∑ixi AiA_r = \sum_i x_i\,A_iPor ejemplo, para el cloro, con un 75,8 %75{,}8\ \% de 35Cl^{35}\text{Cl} y un 24,2 %24{,}2\ \% de 37Cl^{37}\text{Cl}:Ar(Cl)=0,758⋅35+0,242⋅37=35,48A_r(\text{Cl}) = 0{,}758\cdot 35 + 0{,}242\cdot 37 = 35{,}48Ese valor no entero es la razón de que las masas atómicas de la tabla periódica tengan decimales.

c) FALSA.

El número másico AA es la suma de protones y neutrones, no solo los neutrones:A=Z+N  ⟹  N=A−ZA = Z + N \;\Longrightarrow\; N = A - ZPara el 3065Zn^{65}_{30}\text{Zn}, por ejemplo, A=65A = 65 y N=65−30=35N = 65 - 30 = 35 neutrones. Confundir AA con NN haría que el hidrógeno ordinario (11H^1_1\text{H}, sin neutrones) tuviera número másico cero, lo cual es absurdo.
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Consejo

Estas tres afirmaciones son variaciones del mismo malentendido: confundir las magnitudes básicas del átomo. Ten siempre a mano el esquema:ZAXqp+=Zn=A−Ze−=Z−q^{A}_{Z}\text{X}^{q} \qquad \text{p}^+ = Z \qquad \text{n} = A - Z \qquad e^- = Z - qY una comprobación de sentido común para b): si la masa atómica dependiera de los electrones, un ion Cl−\text{Cl}^- pesaría notablemente más que un átomo de Cl\text{Cl}, y no es así (la diferencia es de una parte en 65 00065\,000).

Para justificar bien b) en un examen, menciona los dos puntos: que la masa está en el núcleo y que ArA_r es una media ponderada de isótopos. Son las dos ideas que se valoran.
Paso 1 de 3
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