2.6 Teoría atómica (unha longa historia)

2.6 Teoría atómica (unha longa historia) Milleiros de resultados experimentais avalan a idea de que as partículas que forman os gases, os sólidos e os líquidos, en todo o universo, están constituídas por átomos. Pero chegar a esta conclusión levoulle á humanidade séculos. A pequena historia do átomo é un exemplo magnífico de como se traballa en ciencias: idéanse modelos de como cremos que é a realidade, que son válidos entanto que expliquen feitos coñecidos e prevexan outros descoñecidos, e deixan de ser válidos cando novos resultados experimentais non concordan co modelo. Isto é o que ocorreu coa idea do átomo (e probablemente a historia continúe...) Aurora boreal: estas luces prodúcense cando as partículas subatómicas procedentes do sol baten contra as moléculas do aire preto dos polos terrestres. Imaxe de átomos de ferro nunha superficie tomada cun microscopio de efecto túnel. As ondas de cor vermella representan o movemento de electróns que están atrapados entre os átomos Fotografía dunha cámara de néboa. Un electrón e un positrón acabados de crear móvense nun campo magnético 2.6.1 Breve historia do átomo Imaxine que collemos unha folla de papel de aluminio e que comezamos a rachala en metades moitas veces. Se tivésemos as ferramentas axeitadas, poderiamos dividila e dividila indefinidamente en anacos máis e máis pequenos? Seguirían a ser aluminio eses anaquiños? Os filósofos da antiga Grecia pensaron moito sobre isto. O xonio Leucipo (450 a.c.) supuxo que logo de moitas divisións chegariamos a ter unha partícula tan pequena que non se podería dividir máis veces. O seu discípulo Demócrito, afincado en Abdera (470-380 a.c.) chamou átomos a estas partículas indivisibles (átomo significa indivisible en grego). Pero para outros filósofos, principalmente Aristóteles, a idea de átomos indivisibles resultáballes paradoxal e rexeitárona. Pola contra, Aristóteles pensaba que todas as substancias estaban formadas por mesturas de catro elementos: aire, terra, auga e lume. O enorme prestixio de Aristóteles fixo que ninguén cuestionase as súas ideas, e os átomos foron esquecidos durante máis de 2 000 anos. 2.6.2 Modelo atómico de John Dalton As leis dos gases, que xa estudamos, e algunhas leis sobre as reaccións químicas levaron a este científico británico a retomar a idea dos átomos de Demócrito. Os postulados da súa teoría atómica (anos 1808 e 1810) foron: Páxina 17 de 65

[1] Toda a materia está formada por átomos indivisibles [2] Todos os átomos dun elemento químico son idénticos entre si, pero diferentes en forma e peso dos doutro elemento químico. Por exemplo, todos os átomos de carbono son iguais, pero diferentes dos átomos de osíxeno [3] Os compostos químicos están formados pola unión de átomos de diferentes elementos, sempre na mesma proporción [4] Nunha reacción química os átomos non se crean nin desaparecen, só cambian as unións entre eles Como ve na imaxe, Dalton determinou as masas dalgúns elementos químicos. Hai algúns erros, ademais de nas masas, e outros como confundir elementos con compostos. Aproximadamente nesta época, outro inglés, Humpry Davy, descubriu mediante a electrólise novos elementos químicos, como o sodio, calcio, potasio... Pero curiosamente Davy non cría na existencia dos átomos! 2.6.3 Modelo atómico de Thomson (1897) A electrólise, a adquisición de carga eléctrica cando refregamos os corpos, as descargas eléctricas en gases a baixa presión, levaron o físico J.J. Thomson a propor a existencia de partículas con carga eléctrica negativa, iguais nos átomos de todos os elementos; chamounas electróns. Thomson mediu experimentalmente que a masa dos electróns era moito menor que a masa do átomo. Pero se a materia é electricamente neutra (sen carga eléctrica neta), os átomos tamén deben ser neutros. E como os átomos teñen electróns negativos, como é un átomo? Polo pronto xa non é indivisible, como dicía Dalton, xa que do átomo poden saír electróns, menores que o átomo enteiro. Xa que logo, ademais dos electróns ten que haber carga eléctrica positiva que compense a negativa e faga neutro o átomo. Thomson pensou que os electróns estaban espallados por unha esfera homoxénea de materia cargada positivamente: J. J. Thomson Modelo atómico de Thomson Actividade proposta S8. Ao modelo do átomo de Thomson chamóuselle o modelo sandía. A que cre vostede que se debeu ese nome? Páxina 18 de 65

2.6.4 Modelo atómico de Rutherford (1909) No ano 1909 dous discípulos de Ernest Rutherford lanzaron partículas alfa positivas (procedentes dunha desintegración radioactiva) contra os átomos de ouro dunha lámina metálica moi fina. A maioría das partículas alfa atravesaron a lámina sen case desviarse, como agardaban, pero para sorpresa de Rutherford, unhas poucas rebotaban cara a atrás! Que achaban no seu camiño? Se os átomos eran como pensaba Thomson, as partículas alfa non podían rebotar (era como se unha bala de canón rebotase contra unha folla de cartón). Logo de darlle voltas ao asunto case dous anos, Rutherford concluíu que o átomo está formado por un núcleo diminuto (de tamaño cen mil veces menor que o átomo enteiro) onde se concentra toda a carga positiva e case toda a masa do átomo. Isto é o que as partículas alfa atopaban no seu camiño: o núcleo, que repele esas partículas e as fai rebotar. O feito de que moi poucas reboten cara a atrás é debido ao pequenísimo tamaño do núcleo. E os electróns móvense arredor do núcleo en órbitas circulares e elípticas. Rutherford chamou protóns ás partículas positivas do núcleo. Anos máis tarde, Chadwick atoparía que no núcleo tamén hai outras partículas sen carga e cunha masa case igual a do protón: os neutróns. Resumindo, a imaxe que Rutherford tiña do átomo é a da figura que se xunta. Ernest Rutherford Imaxe do átomo de Rutherford En realidade, a figura anterior non está a escala; nela o núcleo tería que ser cen mil veces máis pequeno que o átomo, así que no debuxo sería pouco máis que un punto case invisible. Así que o volume do átomo está, practicamente, baleiro. Na táboa seguinte recóllense os datos de carga e masa das tres partículas que compoñen os átomos. Partícula Masa (kg) Masa (u) Carga (C) Situación Protón 1,672.10-27 1,00728 +1,6.10-19 Núcleo Neutrón 1,674.10-27 1,00867 0 Núcleo Electrón 9,1.10-31 0,00055-1,6.10-19 Codia Nota. (u) é a unidade de masa atómica; é unha unidade de masa moi pequena axeitada para medir masas de átomos. Noutra unidade didáctica explicaremos máis sobre ela. (C) significa Coulomb: é a unidade en que se mide a carga eléctrica no Sistema Internacional. Actividades resoltas Un átomo de osíxeno ten oito protóns e nove neutróns. Cantas partículas ten no núcleo? Tanto os protóns como os neutróns están xuntos no núcleo; daquela neste hai 8+9 = 17 partículas. Páxina 19 de 65

Cantos electróns ten na codia? Por que? O átomo ten que ser neutro; se no núcleo hai oito protóns con carga positiva, entón ten que ter na codia oito electróns negativos. As distancias entre os electróns e o núcleo son enormes comparadas co tamaño do núcleo, así que a maior parte do volume do átomo non ten nada, está baleiro. O diámetro dun átomo enteiro é de 10-10 m, e o do núcleo 10-15 m, aproximadamente. Poderíase comprimir un átomo ata que os electróns acabasen dentro do núcleo (colapso atómico)? Solución Si, aínda que a presión tería que ser enorme. Presións como estas só se alcanzan en obxectos astronómicos como as estrelas de neutróns e os furados negros. Como cambiaría a densidade dese átomo? Solución A densidade (masa/volume) aumentaría enormemente, xa que a mesma masa do átomo estaría concentrada nun espazo moi pequeno. De feito a densidade do núcleo ou a dun átomo colapsado é a maior das densidades posibles. i Esperemos que os átomos da Terra non colapsen! Pero xa dixemos que no universo hai astros nos que os átomos si colapsaron: son as estrelas de neutróns e os furados negros. Procure información sobre estes obxectos, en textos ou en internet. Actividades propostas S9. O modelo atómico de Rutherford foi chamado o modelo planetario. A que se debeu? S10. No modelo de Rutherford os electróns xiran arredor do núcleo. Por que xiran e non escapan fóra do átomo? Que os mantén retidos? Páxina 20 de 65

2.7 Notación científica Xa ve que a masa e a carga das partículas subatómicas son números moi pequenos. Pola contra, o número de átomos que hai nun corpo calquera (un bolígrafo, por exemplo) é moi grande. En ciencias e en matemáticas usamos unha forma especial, e cómoda, de escribir e operar con estes números: usando potencias de 10. Vemos algúns exemplos: 2.7.1 Números moi grandes e moi pequenos Números moi grandes Fíxese, nos exemplos seguintes, que na notación científica escribimos o número cunha única cifra enteira (o resto son cifras decimais) e a potencia de 10 axeitada. Cal é esta potencia? É igual ao número de lugares que movemos a coma decimal á esquerda: 3 000 000 = 3.10 6 28 000 000 = 2,8.10 7 472 000 000 000 = 4,72.10 11 50 000 000 000 000 000 = 5.10 16 Números moi pequenos 0,001 = 10-3 0,000 007 = 7.10-6 0,000 000 94 = 9,4.10-7 0,000 005 42 = 5,42.10-6 Vemos nestes exemplos que en notación científica outra vez escribimos unha única cifra enteira e a potencia de 10, que neste caso é negativa. O expoñente coincide co número de lugares que movemos a coma decimal cara á dereita. Lembre que un expoñente negativo indica que a potencia pode pasarse ao denominador; por exemplo: 10 5 = 1 10 5 Actividades propostas S11. Escriba en notación científica os números seguintes: 370 000 000 000 000 000 1 000 000 000 294 300 000 000 000 000 000 000 000 000 000 S12. Escriba en forma ordinaria: 2,75.10 4 kg 1,08.10 6 9,98.10 8 s S13. Escriba en notación científica: 0.000 056 0,000 000 000 000 947 0,000 000 000 000 000 000 000 807 S14. Escriba en forma ordinaria: 3,2.10-4 s 8,08.10-7 m 1,623.10-20 kg Páxina 21 de 65

2.7.2 Operacións con números en notación científica Sumas e restas Teñen que ter a mesma potencia de 10 para poder sumalos e restalos directamente. Súmanse ou réstanse os coeficientes: 3.10 6 + 5.10 6 = 8.10 6 5,1.10 4 + 3,2.10 4 = 8,3.10 4 6.10 4 + 8.10 4 =14.10 4 = 1,4.10 5 Se non teñen iguais os expoñentes de 10 pódense transformar noutros que si os teñan, pero daquela é máis doado facelo coa calculadora; vémolo logo. Multiplicacións e divisións Poden ter calquera expoñente no 10. Opéranse os coeficientes e súmanse os expoñentes; fíxese como se fai nos exemplos seguintes: 3.10 2 x 4.10 5 = 12.10 7 1,2.10 8 Lembre, só unha cifra enteira! 2,9.10 4 x 1,2.10 6 = 3,48.10 10 2,2.10 7 : 1,8.10 2 = 1,33.10 5 Operacións usando a calculadora Emprégase a tecla [EXP] (non use a tecla de 10 x ). Para teclear o número 2,95.10 8 facemos así: 2.95 [EXP] 8. Fíxese que o 10 NON se teclea! Vexamos máis exemplos: 3.10 6 3 [EXP] 6 10 7 = 1.10 7 1 [EXP] 7 Ollo! É un erro frecuente teclear neste caso 10 [EXP] 7; lembre que o 10 non se teclea 2,7.10-4 2,7 [EXP] ± 4 Nalgunhas calculadoras é 2.7 EXP (-) 4 Logo de que o número apareza na pantalla pode facer con el calquera operación, como o faría cos números ordinarios (sumar, multiplicar, raíces, etc.). A calculadora devólvelle o resultado automaticamente en notación científica correctamente. Moi cómodo! Actividade proposta S15. Comprobe os resultados das operacións seguintes: 2,79.10 10 x 1,08.10-3 = 3,013.10 7-1,08.10-6 : 3,28 = -3,293.10-7 3,15.10 12 + 2,07.10 11-9,08.10 13 = -8,744.10 13 Páxina 22 de 65

Actividades resoltas Un núcleo de osíxeno ten oito protóns e oito neutróns. Ten forma esférica, cun raio de 2.10-15 metros. Calcule a masa do núcleo en quilogramos (ten os datos das masas do protón e do neutrón nunha páxina anterior). Solución masa dos protóns = 8 1,672.10 kg = 1,3376.10 27 26 masa dos neutróns = 8 1,674.10 kg = 1,3392.10 27 26 26 26 26 masa do núcleo = 1,3376.10 kg + 1,3392.10 kg = 2,677.10 kg kg kg Calcule o volume do núcleo; lembre que o volume dunha esfera é 4/3 π r 3. 4 4 Volume do núcleo = π r = 3,1416 2.10 = 3,35.10 m 3 3 Solución ( ) 3 3 15 44 3 Calcule a densidade do núcleo atómico. Solución A masa da Terra é 6.10 24 kg. Se os seus átomos colapsan, cal será o raio do planeta? Solución No exercicio anterior calculou a masa dun átomo de osíxeno (en realidade a masa do seu núcleo, pero é case o mesmo). Cantos átomos de osíxeno hai que xuntar para chegar a ter catro gramos? Esta é a cantidade de osíxeno que inspiramos nos pulmóns nun minuto, aproximadamente. Solución Páxina 23 de 65

2.8 Número atómico, número másico e isótopos 2.8.1 Número atómico (Z) e número másico (A) Número atómico (Z) É o número de protóns que ten un núcleo. Todos os átomos do mesmo elemento químico teñen igual número atómico. Por exemplo, todos os átomos de ferro teñen 26 protóns e todos os de carbono seis protóns. Número másico (A) É o número de protóns mais neutróns do núcleo, é dicir, o número total de partículas que hai no núcleo. Aínda que este número non é exactamente igual á masa do átomo, é moi semellante a ela, de aí o seu nome. Da definición anterior dedúcese que o número de neutróns dun átomo é A - Z, é dicir, o número másico menos o número atómico. Así escribimos o símbolo completo dun átomo que ten sete protóns e oito neutróns: Xa ve que o número atómico escríbese como subíndice na esquerda do símbolo atómico, e o número másico como superíndice tamén na esquerda. O átomo anterior é nitróxeno porque nitróxeno son todos os átomos que teñen sete protóns. Outro exemplo: Este átomo ten 26 protóns positivos, 30 neutróns e 26 electróns. Nun átomo neutro o número de protóns (positivos) ten que ser igual ao número de electróns (negativos). Actividades resoltas Escriba os símbolos completos dos átomos seguintes coa información que se dá en cada caso: Z = 12, número de neutróns = 15 Z = 25, A = 54 Número de protóns = 30, A = 65 27 Mg 12 54 Mn 25 65 Zn 30 Páxina 24 de 65

Indique o número de protóns, neutróns, electróns, número atómico e número másico dos átomos seguintes: Nº de protóns Nº neutróns Nº electróns Nº atómico (Z) Nº másico (A) 11 12 11 11 23 1 2 1 1 3 1 0 1 1 1 8 10 8 8 18 92 146 92 92 238 2.8.2 Isótopos Fíxese nestes núcleos: Teñen igual o número atómico (6) e diferente o número másico (12, 13 e 14), é dicir, teñen igual número de protóns e diferente número de neutróns. A estes átomos ou núcleos chamámolos isótopos. Como exemplo, o hidróxeno, o elemento químico máis sinxelo, ten tres isótopos: Os tres átomos son de hidróxeno, xa que todos teñen un protón (Z = 1) Actividade resolta Dalton pensaba que todos os átomos dun elemento químico eran idénticos. Tiña razón ou estaba equivocado? Solución Estaba equivocado. Pensaba que todos os átomos de hidróxeno (por exemplo) eran iguais; hoxe sabemos que poden non ser idénticos: poden ter diferente número de neutróns, isto é, poden ser isótopos. Páxina 25 de 65

Actividades propostas S16. Indique se son verdadeiras ou falsas estas afirmacións: Todos os átomos dun elemento químico teñen o mesmo número de protóns. Todos os átomos dun elemento teñen o mesmo número de electróns. Os número másico e atómico sempre son números enteiros, sen decimais. Dous átomos distintos poden ser os dous de ouro. S17. Os tres átomos da figura, son isótopos entre si? Razoe a súa resposta. Páxina 26 de 65

2.9 Modelo atómico de Bohr No modelo atómico de Rutherford, os electróns xiran arredor do núcleo incesantemente en órbitas circulares ou elípticas a calquera distancia do núcleo; todas as órbitas son posibles. Os coñecementos de física e electricidade na época de Rutherford predicían que un electrón dando voltas arredor do núcleo tiña que perder enerxía emitindo ondas electromagnéticas (como as de radio e televisión); pero se o electrón perdese enerxía acabaría caendo no núcleo, e tal cousa non ocorre! A física clásica non sabía como explicar isto. Niels Bohr postulou un novo modelo de átomo: os electróns móvense en órbitas circulares permitidas cunha certa enerxía e radio constante e determinado. Entanto que un electrón está nunha destas órbitas permitidas non gaña nin perde enerxía: é estable. No átomo de Bohr os electróns están colocados arredor do núcleo en órbitas ou capas cada vez máis afastadas del. Na capa máis próxima ao núcleo, a primeira órbita, pode haber como máximo 2 electróns, na segunda capa, un pouco máis lonxe, collen como máximo 8 electróns, na terceira 18, na cuarta 32, na quinta 50; é dicir, en cada capa collen como máximo 2n 2 electróns, sendo n o número da capa. 2.9.1 Estrutura ou configuración electrónica A estrutura electrónica é o número de electróns que hai en cada capa. Vexamos uns exemplos de estruturas electrónicas: Páxina 27 de 65

Átomo Nº protóns Nº neutróns Nº electróns Configuración electrónica 1ª capa 2ª capa 3ª capa 14 7 N 7 7 7 2 5 0 36 17Cl 17 19 17 2 8 7 Actividades propostas S18. Escriba a configuración electrónica dos átomos de sodio, osíxeno, argon e prata. Busque os números atómicos na táboa periódica que hai en páxinas posteriores. S19. Para os átomos neutros representados nas figuras seguintes, diga cantos protóns e electróns teñen, o número atómico e o nome do elemento: S20. Un ión é un átomo que perdeu ou gañou un ou máis electróns. Escriba a configuración electrónica dos ións seguintes: Páxina 28 de 65

2.10 Elementos e compostos Desde o punto de vista atómico un elemento químico é unha substancia que está formada por átomos de igual número atómico. Exemplos: Nome Fórmula química Representación gráfica Ferro Fe Osíxeno molecular O2 Ozono O3 Fósforo P4 Nitróxeno N2 Un composto químico é unha substancia pura que está constituída por átomos de varios elementos. Exemplos: Nome Fórmula química Representación gráfica Auga H2O Metano CH4 Dióxido de carbono CO2 Cloruro de sodio NaCl Lembre da unidade didáctica anterior que nunha mestura hai varias substancias puras. Páxina 29 de 65

Actividades propostas S21. Á vista dos debuxos seguintes, determine se en cada matraz hai unha substancia pura ou unha mestura, e se son elementos ou compostos químicos: S22. Repita o exercicio anterior con estas fotografías de modelos tridimensionais: Páxina 30 de 65

2.11 Sistema periódico dos elementos químicos O sistema periódico dos elementos é unha táboa na que os elementos químicos hoxe coñecidos (arredor de 111) están ordenados en ringleiras horizontais (os períodos) e columnas verticais (os grupos), de menor a maior número atómico, de xeito que na mesma columna están elementos con propiedades químicas semellantes. Algunhas destas propiedades varían de xeito repetitivo, e de aí o nome de periódica. Cada recadro corresponde a un elemento químico. Nel consta o seu símbolo, o nome do elemento, o número atómico e a masa atómica en uma (u; 1 u = 1,66.10-24 gramos). A táboa periódica oficial é publicada pola IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), dispoñible no seguinte enderezo: http://old.iupac.org/reports/periodic_table/iupac_periodic_table-1nov04.pdf A que expomos deseguido é semellante, na súa versión en galego. O sistema periódico non sempre tivo este aspecto; foise enchendo á medida que se ían descubrindo novos elementos. Hoxe xa non quedan ocos: todos os elementos químicos naturais foron xa descubertos. O helio (He) foi descuberto antes no Sol que na Terra! Metais e non metais Os metais (Fe, Na, Cu, Sn...) están situados na zona esquerda da táboa periódica, e os non metais (O, N, C...) están na dereita; entre eles hai uns cantos con propiedades intermedias entre os metais e os non metais, son os semimetais (Si, Ge ) Grupos e períodos notables O grupo 1 (Li, Na, K... son os elementos alcalinos (agás o hidróxeno). O grupo 2 (Be, Mg...) son os alcalinotérreos. Do grupo 3 ata o 12 son os metais de transición. O grupo 18 son os gases nobres ou gases inertes. Páxina 31 de 65

O grupo 17 son os halóxenos, o 16 son os anfíxenos. Os dous períodos que figuran en zona á parte son os lantánidos e os actínidos, en conxunto chamados terras raras. Tamaño dos átomos O tamaño dos átomos vai aumentando nos grupos cara a abaixo. Nos períodos ten tendencia a diminuír cara á dereita. O átomo de hidróxeno ten un raio de 53.10-12 m; o de ferro 126.10-12 m. Actividade resolta Escriba o nome e o símbolo de: Dous metais alcalinos Dous semimetais Tres metais de transición Dous gases inertes Un halóxeno Dous non metais Un actínido Solución: cesio (Cs), litio (Li). Selenio (Se), xermanio (Ge). Cromo (Cr), rutenio (Ru), ouro (Au). Ar (argon), Xe (xenon). Cl (cloro). Xofre (S), carbono (C). Uranio (U). Actividades propostas S23. Un halóxeno úsase en lámpadas domésticas e nos faros dos coches. Cal é? S24. En internet hai moitos sistemas periódicos interactivos, con abundante información sobre cada elemento. Utilice algunha delas ou outras que atope para buscar información sobre os elementos titanio, galio e xenon, e as súas aplicacións prácticas. Aquí ten un enderezo: [http://tablaperiodica.educaplus.org/] Páxina 32 de 65

2.12 Enlace químico Case todos os átomos teñen tendencia a unirse a outros átomos formando moléculas ou redes cristalinas (partículas ordenadas xeometricamente, formando filas e planos): Molécula de auga (composto) Molécula de osíxeno (elemento) Rede cristalina metálica (elemento nesta figura) Rede cristalina iónica (composto) A unión entre dous átomos chámase enlace químico. Por que se enlazan os átomos? Porque estando xuntos teñen menos enerxía que separados; de feito os átomos tenden a colocarse de forma que teñan a menor enerxía posible. Os átomos poden unirse entre si de tres formas diferentes que dan lugar a tres tipos de enlace: enlace iónico, enlace covalente e enlace metálico. Vexamos isto deseguido. Regra do octeto Os átomos dos gases nobres (He, Ne, Ar...) non se enlazan con outros átomos: son gases monoatómicos. Xa que logo, eses átomos son estables e non precisan enlazarse con outros para diminuíren a súa enerxía. Que teñen de especial estes átomos? Pois que teñen oito electróns na derradeira capa. Os químicos pensaron que os demais átomos deberían ter tamén tendencia a ter oito electróns na última capa (a isto chámaselle regra do octeto), e iso poden conseguilo enlazándose con outros átomos gañando, perdendo ou compartindo algúns electróns. Actividade resolta Á vista da táboa periódica, cantos electróns lles faltan ou lles sobran aos seguintes átomos para cumprir a regra do octeto? Na (metal) O sodio ten número atómico 11, e o gas nobre máis próximo ten 10. Por tanto ao sodio sóbralle un electrón. O (non metal) O osíxeno ten 8 electróns, fáltanlle dous máis para ser como o neon. Ca (metal) O calcio ten en total 20 electróns, e o gas nobre argon ten 18: ao calcio sóbranlle dous electróns. S (non metal) O xofre está na mesma situación que o osíxeno, fáltanlle dous electróns para ter os mesmos que o gas nobre argon. F (non metal) Ao flúor fáltalle un electrón para ser semellante ao neon. N (non metal) Ao nitróxeno fáltanlle tres electróns. Cl (non metal) Ao cloro pásalle como ao flúor anterior, fáltalle un electrón para parecerse ao gas nobre argon. Xe (non metal) O xenon é xa un gas nobre, non lle falta nin lle sobra ningún electrón para ser estable. Xa o é de seu. I (non metal) O iodo ten 53 electróns, o gas nobre máis próximo ten 54: fáltalle un electrón. H (non metal) O hidróxeno ten 1 electrón, e o helio (gas nobre) ten 2; daquela o hidróxeno precisa dun electrón máis. Páxina 33 de 65

2.12.1 Modelo de enlace iónico Da actividade anterior deducimos que os átomos dos metais teñen tendencia a ceder electróns, e os dos non metais a capturalos. E isto é o que ocorre cando se enlazan átomos dos metais con átomos dos non metais. Vemos isto cun exemplo, a formación do cloruro de sodio, NaCl. O átomo de sodio (metal, Na) ten a configuración electrónica 2-8 - 1, e o de cloro (non metal, Cl) ten 2-8 - 7. Se pomos no mesmo recipiente sodio metálico e gas cloro, cada átomo de sodio cédelle un electrón a cada átomo de cloro, formando ións positivos (Na + ) e negativos (Cl - ): Na Cl Na + Cl - O átomo de sodio Na perdeu un electrón, transfórmase no catión Na +, entanto que o átomo de cloro gaña un electrón e convértese no anión Cl -. E como as cargas eléctricas de signos opostos se atraen, os ións xúntanse quedando enlazados. Na práctica únense así millóns e millóns de catións e anións formando unha rede cristalina tridimensional na que un ión positivo (Na + ) está rodeado de seis negativos (Cl - ), e cada ión negativo está rodeado de seis positivos; fíxese nas figuras seguintes: Separamos os ións para vermos mellor como están enlazados A estrutura cristalina ("ben ordenada") reflíctese na forma xeométrica externa dos minerais, que teñen caras planas e arestas ben definidas: Cristal de halita, NaCl Como un átomo de sodio cede un electrón a un átomo de cloro, na rede hai igual número de ións de Na que ións de Cl: a fórmula do composto é NaCl, que quere dicir que hai a mesma proporción de átomos de Na que de Cl (por cada átomo de cloro hai un de sodio). Páxina 34 de 65

Propiedades dos compostos iónicos Non conducen a electricidade en estado sólido. É debido a que os ións están fixos na rede (só poden vibrar), non poden desprazarse e por tanto non poden transportar a corrente eléctrica. Lembre que para que haxa corrente eléctrica ten que haber cargas eléctricas que se poidan mover ao longo do material. Conducen a electricidade disolvidos ou fundidos. Cando se disolve ou se funde, a rede cristalina desfaise e os ións xa poden moverse dun lado a outro e xa poden transportar a corrente eléctrica. Son fráxiles. Un golpe fai vibrar a rede; se unha capa dos ións se despraza e quedan enfrontados os de igual signo, repélense e a rede cristalina fractúrase. Teñen temperaturas de fusión e ebulición elevadas. As forzas eléctricas de atracción entre os ións son moi intensas, separalos precisa aportar moita enerxía. Por iso estas substancias iónicas son todas sólidas a temperatura ambiental. Así, o cloruro de sodio NaCl funde a 801 ºC; o óxido de calcio a 2.570ºC. Solubilidade. Disólvense ben (non sempre) en auga e pouco ou nada en disolventes orgánicos (augarrás, gasolina, éter, tolueno...). De cloruro de sodio (sal común), podemos disolver 359 g nun litro de auga, pouco en alcohol e case nada en disolventes orgánicos. Actividades resoltas Como se forma o enlace iónico entre o magnesio (Mg) e o cloro (Cl). Cantos electróns perde o magnesio? Cantos gaña o cloro? Cal é a fórmula do composto resultante? Solución A estrutura electrónica do magnesio é 2 8 2, daquela para cumprir a regra do octeto ten que ceder dous electróns, os da última capa. O cloro xa vimos antes que ten estrutura electrónica 2 8 7, así que quere capturar un electrón. O único xeito de cumprir ambos os requisitos é que un átomo de magnesio se xunte con dous de cloro: o átomo de magnesio dálle un electrón a un cloro e outro electrón a outro cloro; a fórmula do composto que se orixina é MgCl2. As substancias iónicas nunca son elementos, sempre son compostos. Por que? Solución O enlace iónico dáse entre un metal e un non metal, deste xeito sempre se unen dous elementos distintos, logo a substancia resultante ten que ser un composto necesariamente. Actividade práctica Condutividade das substancias iónicas. Cunha montaxe similar á da figura (pila, amperímetro, cables e vaso) pode comprobar vostede mesmo os feitos seguintes: Un sal iónico seco (como o sal común ou o sulfato de cobre) non conduce a corrente eléctrica. A auga destilada ou desionizada (vale a que usamos para as baterías dos coches) case non conduce nada a corrente eléctrica. Botamos sal (NaCl) na auga anterior e remexemos ata que se disolva. Comprobamos que agora a disolución si conduce bastante ben a corrente eléctrica. Páxina 35 de 65

Actividades propostas S25. Das substancias seguintes, sinale cales presentan enlace iónico e cales non: KI CaF2 O2 H2O FeO Hg S26. Que ións se formarán cando se enlacen átomos de potasio (K) con átomos de osíxeno (O)? Cal será a fórmula do composto resultante? E cando se xunten calcio (Ca) e xofre (S)? 2.12.2 Modelo de enlace covalente Cando dous átomos de flúor (F) se achegan, quedan enlazados formando a molécula F 2. Cada átomo de flúor ten sete electróns na súa derradeira capa e os dous átomos queren capturar un electrón para completar o seu octeto. Como ningún deles vai ceder un electrón ao outro átomo, a única solución para ambos é compartir un electrón cada un: Así, arredor de cada átomo de F (figura da dereita) móvense oito electróns (seis do átomo e dous compartidos), cumprindo a regra do octeto. Dous electróns compartidos constitúen un enlace covalente; representámolo cun guión entre os dous átomos: F - F. Os elementos dos non metais únense entre eles con este tipo de enlace, o enlace covalente. Os electróns que comparte cada átomo son xusto os que lle faltan para completar o seu octeto. O osíxeno ten seis electróns na derradeira capa; por iso comparte dous electróns: Dous pares de electróns compartidos son dous enlaces covalentes, así que os átomos de osíxeno están unidos por un enlace covalente dobre; cantos máis enlaces covalentes haxa entre dous átomos, máis forza ha custar separalos. Cantos enlaces se formarán entre dous átomos de nitróxeno? Cada N ten cinco electróns na derradeira capa, xa que logo, fórmanse tres enlaces covalentes entre os dous átomos de nitróxeno: Páxina 36 de 65

Diagramas de Lewis do enlace covalente Nestes diagramas os electróns represéntanse como puntos. Os electróns compartidos debúxanse entre os dous átomos enlazados. Os diagramas de Lewis das moléculas anteriores son: Outros diagramas de Lewis: Molécula de auga Molécula de amoníaco Molécula de metano Propiedades das substancias covalentes moleculares Teñen temperaturas de fusión e ebulición baixas, adoitan ser gases ou líquidos a temperatura ambiente. Isto é debido a que as forzas de atracción entre os átomos son fortes, pero entre moléculas son débiles, así que custa pouco traballo separalas. Non conducen ben a electricidade. Son pouco solubles en xeral en auga, e bastante solubles en disolventes orgánicos. Redes cristalinas covalentes Algúns elementos dos non metais como o carbono (C) e o silicio (Si) poden formar cadeas de enlaces covalentes con millóns de átomos enlazados, formando un sólido cristalino covalente. Estes sólidos son en xeral moi duros (difíciles de raiar), con temperaturas de fusión elevadas. Exemplos notables son os cuarzos, o diamante e o grafito. Estas dúas figuras representan a rede cristalina do diamante, formada exclusivamente por átomos de carbono (C). Pode vela en tres dimensións nesta páxina: [http://cst-www.nrl.navy.nik/lattice/struk/a4.html] Páxina 37 de 65

Esta é a rede covalente do cuarzo-alfa, formada por átomos de silicio e osíxeno. Os átomos vermellos representan os osíxenos. Rede covalente do grafito, formada por átomos de carbono unidos en hexágonos. Nas figuras ten dúas vistas diferentes da rede cristalina. Actividades resoltas Que tipo de enlace hai nas substancias seguintes? CO2 C2H6 O2 SrI2 HBr Covalente, xa que o carbono e o osíxeno son non metais. Covalente: o carbono e o hidróxeno son non metais. Covalente: os dous átomos de osíxeno que se enlazan son non metais. Iónico: o estroncio (Sr) é metal, o iodo (I) é non metal. Covalente: H e Br (hidróxeno e bromo) son non metais. Represente os diagramas de Lewis das seguintes moléculas: HF, CO 2, HF CO2 H F O C O Actividades propostas S27. Represente os diagramas de Lewis das moléculas: SH 2, CO 2 e PH 3. S28. Propiedades das substancias covalentes. O iodo, I 2, ten un enlace covalente. Diga cal será a súa solubilidade (grande ou pequena) en auga, alcohol e gasolina. A parafina é unha substancia covalente derivada do petróleo. Fundirá a temperatura alta ou baixa? S29. Para formar unha molécula covalente, cantos átomos de flúor se xuntan cun de nitróxeno? Faga o diagrama de Lewis. Páxina 38 de 65

2.12.3 Modelo de enlace metálico Os átomos dos metais únense entre si mediante o enlace metálico. Xa vimos que os átomos dos metais teñen tendencia a ceder electróns para completaren o seu octeto. No enlace metálico os átomos despréndense dun electrón ou máis, formando unha rede cristalina metálica en que todos os ións son positivos (catións), e os electróns cedidos polos átomos móvense arredor de todos os catións da rede tridimensional, como se fose unha nube de electróns negativos; esta nube negativa mantén unidos aos catións e, por tanto, ao metal. Na figura, as bólas grandes son os catións do metal, e os puntos móbiles entre elas son os electróns. A figura da dereita é unha representación tridimensional da rede metálica do cobre. Se quere ver unha animación do movemento dos electróns, entre en: [http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/metalico.htm] O enlace metálico parécese ao iónico en que forma redes cristalinas iónicas (pero só con catións). E parécese ao enlace covalente en que os átomos metálicos comparten electróns. Propiedades dos metais Poden ser elementos puros ou mesturas de varios metais (aliaxes). Son sólidos á temperatura ambiente, aínda que uns poucos son líquidos, como o mercurio (Hg). Son bos condutores da calor e da electricidade, debido á doada mobilidade dos electróns pola rede metálica. Disólvense ben con outros metais cando están fundidos. Non se disolven en ningún outro disolvente. A rede cristalina metálica pode deformarse e facer láminas (maleabilidade) ou fíos (ductilidade), e non son fráxiles. Actividades resoltas Que tipo de enlace (iónico, covalente ou metálico) se formará entre as parellas de elementos seguintes: Fe-Al, Li-Cl, O-N, C-Si, C-C, Na-Na, H-Ne, Br-Br? Fe- Al Metálico (son dous metais) C-C Covalente (son non metais) Li-Cl Iónico Na-Na Metálico O- N Covalente H-Ne Covalente C - Si Covalente Br-Br Covalente Páxina 39 de 65

Cando se xuntan metais diferentes forman aliaxes e non compostos. Por que? Solución Os compostos teñen fórmulas fixas, como CO 2 (dous átomos de osíxeno por cada un de carbono). Nas aliaxes a proporción entre os dous metais que se enlazan pode ser moi variable, non ten que ser fixa. Realmente son máis unha disolución que un composto en sentido estrito. Actividade proposta S30. As redes cristalinas do enlace iónico son fráxiles, non poden deformarse sen romper. Pero as metálicas si. Por que? Axúdese observando as figuras seguintes: Un golpe na rede iónica...... e outro na rede metálica. Pode ver a deformación da rede metálica na páxina: [http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/cu rso/materiales/enlaces/metalico.htm] Páxina 40 de 65

3. Resumo de contidos Gases. Non teñen forma nin volume fixos. As moléculas dos gases están en continuo movemento, batendo entre elas e contra as paredes. A presión dos gases é debida a estes choques. Lei dos gases Se a temperatura non varía: P 1 V 1 = P 2 V 2 P1 P2 Se o volume é constante: = T T 1 2 V1 V2 Se a presión é constante: = T T 1 2 Lembre que a temperatura hai que póla en kelvins: T K = T C + 273 Líquidos e sólidos. Os átomos e moléculas están neles moi próximos, por iso non reducen o seu volume cando os comprimimos. Cambios de estado de agregación. Podémolos explicar usando o modelo cinético da materia. Modelos atómicos. Dalton: esferas macizas sen cargas eléctricas. Thomson: esfera maciza de carga positiva con electróns negativos incrustados e espallados pola esfera (modelo sandía). Rutherford: o átomo ten un núcleo diminuto con protóns positivos. Arredor do núcleo móvense os electróns, como os planetas arredor do sol. Bohr: é como o anterior, pero os electróns só poden xirar nunhas cantas órbitas permitidas. Número atómico (Z): é o número de protóns que hai no núcleo. Número másico (A): é o número de protóns máis de neutróns do núcleo. Isótopos: núcleos que teñen igual número atómico e diferente número másico. Elemento químico: substancia formada por átomos con igual número atómico. Exemplos: O 2, P 4, Al, S 8. Composto químico: substancia formada por dous ou máis elementos. Exemplos: H 2 O, C 6 H 12 O 6. Enlace químico: é a unión entre átomos (iguais ou diferentes). Enlace iónico Fórmase entre un metal e un non metal. O metal cédelle electróns ao non metal. O átomo do metal convértese nun catión positivo, o non metal nun anión negativo. Páxina 41 de 65

Fórmase un composto químico, nunca un elemento. Os ións organízanse nunha rede cristalina iónica. Non conducen a electricidade en estado sólido, pero si fundidos ou disolvidos. Son duros e fráxiles, funden a temperaturas elevadas. Enlace covalente Únense así os átomos dos non metais. Os átomos enlazados comparten parellas de electróns; cada parella compartida equivale a un enlace covalente. Forman moléculas a maioría das veces. Non conducen en xeral a corrente eléctrica; son pouco ou nada solubles en auga, pero si o son en disolventes orgánicos. Teñen temperaturas de fusión e ebulición baixas. Enlace metálico Dáse entre os átomos dos metais. Xúntanse moitos átomos de metal compartindo electróns, formando unha rede cristalina con catións. Os electróns móvense entre estes catións por toda a rede metálica. Conducen ben a corrente e a calor. Non son duros nin fráxiles; son dúctiles e maleables. Páxina 42 de 65

4. Actividades complementarias Teoría cinética da materia S31. Un día a presión atmosférica é de 1 023 milibares. Cantas atmosferas son? S32. A presión atmosférica diminúe coa altura, a razón de 1 mmhg cada 10 m que ascendemos. Que altura ten unha montaña en que o barómetro indica 760 mmhg na base e 630 mmhg no cumio? S33. Temos un litro dun gas medido a 1 atm de presión e -15 ºC de temperatura. Sen variar a temperatura, a que presión hai que pór o gas para que o seu volume se reduza a 0,6 litros? S34. Dentro dos pneumáticos dun coche a presión do aire é 2.5 atm, medido a 20 ºC. Co movemento do coche, o aire das rodas quece polo rozamento do pneumático contra o chan, e alcanza 40 ºC. Cal é a presión nas rodas a esa temperatura? S35. Explique por que un gas pode comprimirse ata ocupar un volume bastante máis pequeno que o do principio. S36. Como explica usando a teoría cinética da materia os feitos seguintes? Deixamos no fondo dun vaso con auga un cristal iónico violeta, e o líquido acaba collendo esa cor. As partículas do po que hai na aula móvense dun lado ao outro, vémolas cando entra pola ventá unha raiola de sol. S37. A naftalina é unha substancia que se usaba para protexer as prendas de roupa. Que cambio de estado ocorre na naftalina? Como se estende a naftalina polo interior do armario protexendo a roupa? S38. Usando o modelo cinético da materia, xustifique os feitos seguintes: Se quentamos un gas aumenta a súa temperatura. Os gases exercen presión. Os gases son compresibles, e os líquidos non. Teoría atómica da materia S39. Cantas veces maior é a carga do protón que a do electrón? E a masa? Páxina 43 de 65

S40. Coñecemos os datos seguintes dos átomos A, B, C e D: A B C D 13 protóns 14 neutróns 13 protóns 13 neutróns 14 protóns 15 neutróns 14 protóns 14 neutróns Cales son isótopos diferentes do mesmo elemento químico? Os átomos B e C son do mesmo elemento? S41. Complete o cadro seguinte (pode usar o sistema periódico dos elementos): Átomo Z A Nº protóns Nº neutróns Nº electróns Nº electróns en cada capa Na 11 12 Si 28 14 Ca 20 20 O 16 S 16 32 K + 19 21 S -2 16 32 S42. Indique o número atómico, o número másico, o número de protóns, neutróns e electróns en cada capa dos isótopos: He-4, Na-23, O-17. S43. Xustifique se as afirmacións seguintes son falsas ou verdadeiras: O modelo atómico de Dalton explica a natureza eléctrica da materia. Todas as partículas que forman os átomos teñen cargas eléctricas. O núcleo ocupa a maior parte do átomo. O número atómico dun elemento é un número natural que indica o número de neutróns que hai no núcleo. S44. Ache o número de protóns, neutróns e electróns que teñen os átomos seguintes: S45. Escriba a distribución dos electróns nas capas do ión Al +3. S46. Dados os ións Li +, F-, O -2, Na + e K +, sinale os que teñen a configuración dun gas nobre. S47. Indique como poden conseguir a configuración de gas nobre os seguintes átomos: flúor, bromo, osíxeno, xofre, potasio, litio, calcio, aluminio. Páxina 44 de 65

S48. O níquel que se atopa nos minerais terrestres está formado por estes isótopos: Isótopo Abundancia relativa 58 Ni 68.3 % 60 Ni 26.1 % 61 Ni 1.1 % 62 Ni 3.6 % 64 Ni 0.9 % Cantos neutróns ten cada un dos isótopos anteriores? S49. Nas seguintes frases hai algún erro. Atópeo. O neutrón e o protón teñen a mesma carga pero de signo contrario. O electrón e o protón teñen case a mesma masa. Os protóns e os electróns repélense porque teñen cargas de signos contrarios. S50. Indique se as afirmacións seguintes corresponden ao modelo de Thomson, ao de Rutherford, ao de Bohr ou a varios deles: Os átomos son esferas compactas cheas de materia O núcleo é moito máis pequeno que o átomo en conxunto Os electróns están na codia vibrando Os átomos son neutros Os electróns só poden xirar arredor do núcleo en órbitas permitidas S51. Pode ser o número másico dun átomo maior que o seu número atómico? Poden ser ambos os números iguais? S52. Verdadeiro ou falso? Os isótopos son átomos que teñen distinto número másico. Se dous elementos químicos teñen igual número másico e diferente número atómico son isótopos. S53. Relacione cada definición da columna da esquerda co termo acaído da columna da dereita, colocando a letra no seu lugar correspondente: A Unión entre átomos Catión B Sólido con forma xeométrica Macromolécula C Molécula con milleiros de átomos Cristal D Agrupación de dous ou máis átomos illada Enlace químico E Átomo con carga eléctrica positiva Molécula Páxina 45 de 65

S54. Ten no laboratorio tres substancias e non sabe que son. Que conclusións pode tirar dos feitos experimentais seguintes? Unha substancia ten aspecto cristalino e disólvese ben en auga. Outra substancia é líquida a temperatura ambiente, ferve a 65 ºC e non se disolve en auga. A terceira substancia é sólida e conduce moi ben a electricidade. S55. O cloruro de X é sólido a temperatura ambiente, funde a alta temperatura, disólvese relativamente ben en auga, e disolvido conduce ben a electricidade. Que tipo de enlace ten ese cloruro? O átomo X, é un metal ou un non metal? S56. Verdadeiro ou falso? No enlace iónico os átomos comparten electróns. As substancias iónicas conducen ben a electricidade. Todos os gases a temperatura ambiente son substancias covalentes. Todas as substancias líquidas a temperatura ambiente son covalentes. Na rede cristalina metálica non hai anións. No enlace covalente, os dous átomos enlazados comparten todos os seus electróns. S57. Clasifique as substancias seguintes segundo o tipo de enlace que haxa entre os seus átomos: P 2 O 5, C 4 H 10, CaS. S58. Que propiedade dos metais permite facer dunha lámina o capó dun coche? S59. Na rede cristalina metálica e na iónica hai ións. Sinale que diferenzas hai entre estas dúas redes. Que experiencia práctica deseñaría para as diferenciar? S60. Das substancias que se indican na táboa, dúas delas son gases, dúas sólidas e unha líquida de baixo punto de ebulición. Clasifíqueas: a) N 2, b) CO, c) SiF 4, d) FeO, e) CaCl 2. S61. Represente os diagramas de Lewis das moléculas: NCl 3, SiF 4, CO 2. S62. O debuxo corresponde á rede cristalina da blenda, sulfuro de cinc, ZnS. As bólas brancas representan os catións Zn +2, as amarelas os anións S -2. É un composto iónico, covalente ou metálico? Vendo a figura e contando os ións de cada elemento, pódese deducir que a fórmula é ZnS? Explique como. Páxina 46 de 65

S63. Tendo en conta o tipo de enlace en cada substancia, encha o cadro: Substancia Sólido a temperatura ambiente? Soluble en auga? Condutor da electricidade en estado sólido? Mg NaCl SiO2 N2 S64. Un compoñente fundamental na molécula que transporta o osíxeno no sangue é un metal. Cal é? Como se chama a doenza que denota a súa carencia ou baixo nivel? Páxina 47 de 65

5. Exercicios de autoavaliación 1. Un gas está dentro dun recipiente de 20 litros con pistón a 20 ºC. Simultaneamente reducimos o seu volume a 10 litros e aumentamos a súa temperatura a 40 ºC. A presión do gas Aumentará. Diminuirá. Permanecerá constante. 2. Verdadeiro ou falso? Entre as partículas dun gas hai aire Afirmacións A presión dos gases débese a que as súas partículas chocan continuamente entre si e contra as paredes do recipiente Canto maior é a temperatura dun gas menos se moven as súas moléculas V / F 3. Que tipo de movementos teñen as partículas nun sólido? Xiran e trasládanse. Vibran e xiran. Só vibran. 4. Abaixo vemos partículas dunhas substancias. Clasifique cada figura en gas, sólido e líquido: 5. No modelo atómico de Rutherford: Os protóns móvense en órbitas circulares ou elípticas. O núcleo ten carga positiva. Os electróns só poden estar nunhas cantas órbitas permitidas, non poden estar a calquera distancia do núcleo. Páxina 48 de 65

6. Calcule o resultado (usando a calculadora): 7. Relacione a imaxe co texto más adecuado da dereita: Composto puro Elemento puro Mestura de compostos 8. Relacione cada unha das propiedades seguintes co tipo de enlace adecuado: Alta temperatura de fusión Conducir ben a corrente en estado sólido Non disolverse en auga Temperatura de fusión baixa Ser maleable Ter ións na rede cristalina Non ter ións na rede cristalina 9. Que tipo de enlace se formará entre os elementos seguintes?: Ferro e ouro Sodio e iodo Carbono e fósforo Fósforo e fósforo Páxina 49 de 65

6. Solucionarios 6.1 Actividades propostas S1. S2. S3. S4. S5. S6. S7. S8. S9. T K = T C + 273 = 25 + 273 = 298 K Non, as partículas do gas non perden velocidade, están en movemento continuo. A goma do globo ten pequenos poros, pequenos buratos que deixan escapar o aire pouco a pouco, por iso o globo desincha. Ao meter aire aumenta o número de partículas dentro do pneumático e, como o tamaño deste non aumenta, hai máis partículas batendo contra as paredes do pneumático, de aí que aumente a presión da roda. O terrón de azucre disólvese en pequenas partículas. O movemento caótico das partículas da auga arrastra as de azucre e lévaas a todo o volume da auga. Na auga quente as moléculas do líquido móvense con maior velocidade, daquela arrastran as de azucre máis rápido, e o azucre espállase en menos tempo polo líquido. O fume compórtase como un gas: as partículas diminutas de po son golpeadas polas do aire, que se moven caoticamente, e así o po esténdese por todo o cuarto. Nun sólido as partículas está vibrando. Ao aumentar a temperatura a vibración aumenta e pode chegar a ser tan rápida que as partículas acaben separando unhas das outras e pasando a ser un gas; isto é a sublimación, o paso directo dun sólido a estado gasoso. Os electróns negativos están espallados polo interior do átomo macizo, de xeito semellante a como están as sementes dentro dunha sandía. Os electróns móvense arredor do núcleo de xeito semellante a como os planetas se moven arredor do Sol. Páxina 50 de 65

S10. S11. S12. S13. S14. S15. Porque os electróns, con carga negativa, están atraídos polo núcleo, de carga positiva. Por iso non escapan do átomo, segundo Rutherford. A) 3,7.10 17 B) 1.10 9 C) 2,943.10 32 A) 27 500 B) 1 080 000 C) 998 000 000 A) 5,6.10-5 B) 9,47.10-13 C) 8,07.10-22 A) 0, 000 32 s B) 0, 000 000 808 m C) 0, 000 000 000 000 000 000 016 23 kg A) Correcto B) Correcto. S16. Afirmación Todos os átomos dun elemento químico teñen o mesmo número de protóns. Todos os átomos dun elemento teñen o mesmo número de electróns. Os número másico e atómico sempre son números enteiros, sen decimais. Dous átomos distintos poden ser os dous de ouro. V / F V V V V, se son isótopos. S17. Non. O átomo da esquerda e o central son isótopos entre si xa que os dous teñen catro protóns (representados nas figuras en cor azul). O átomo da dereita ten cinco protóns, daquela non é isótopo dos anteriores. Páxina 51 de 65

S18. Nº atómico Nº de electróns Configuración electrónica por capas Sodio 11 11 2 8 1 0 Osíxeno 8 8 2 6 0 0 Argon 18 18 2 8 8 0 Prata 47 47 2 8 18 19 S19. Protóns: 4 Electróns: 4 Nº atómico: 4 Nome do elemento: berilio Protóns: 6 Electróns: 6 Nº atómico: 6 Nome do elemento: carbono Protóns: 12 Electróns: 12 Nº atómico: 12 Nome do elemento: magnesio S20. Nº atómico Nº electróns Configuración electrónica por capas 20 18 2-8-8 8 10 2-8 13 10 2-8 11 10 2-8 9 10 2-8 S21. Mestura de dous elementos químicos Mestura de dous compostos Substancia pura, é un elemento Substancia pura, composto Substancia pura, elemento Substancia pura, composto químico Páxina 52 de 65

S22. Composto Composto Composto Elemento Elemento Composto Composto S23. S24. S25. S26. O iodo. Faga unha procura en internet. O enlace iónico fórmano as unións entre átomos de metal con non metal; neste caso son: KI, CaF 2, FeO. A) K + e O -2 B) K 2 O C) CaS S27. SH2 CO2 PH3 H S H O C O H P H H S28. S29. Moi pouco soluble en auga, algo máis soluble en alcohol e moi soluble en gasolina. É unha substancia covalente, daquela fundirá a temperatura baixa. O flúor ten que compartir un electrón, entanto que o nitróxeno ten que compartir tres. Xúntanse un átomo de nitróxeno e tres de flúor: Páxina 53 de 65

H N H H S30. Cando a rede cristalina iónica se deforma como amosa a figura, ións do mesmo signo quedan enfrontados (positivo contra positivo e negativo contra negativo) repeléndose fortemente, e o cristal racha xusto por aí. Na rede metálica a deformación non produce un efecto semellante, xa que todos os ións son positivos. Daquela a rede metálica pode deformarse sen que rache. Páxina 54 de 65

6.2 Actividades complementarias S31. 1atm 1023mb = 1, 01 atm 1013mb S32. A presión diminúe 760 630 = 130 mmhg cando subimos á montaña. Calculamos mediante unha proporción (regra de tres directa): se subimos 10 metros a presión baixa 1 mmhg 10 130 x = = 1300 m de altura se subimos x metros a presión baixa 130 mmhg 1 S33. Aplicamos a lei dos gases a temperatura constante: P 1 V 1 = P 2 V 2 : 1atm 1L P1 V1 = P2 V2 1atm 1L = P2 0,6 L P2 = = 1,67 atm 0,6 L S34. O volume do gas é constante (a roda non cambia de tamaño). Daquela utilizamos a fórmula dos gases que relaciona P e T a volume constante: P1 P2 2,5atm P2 2,5 313 = = P2 = = 2,67 atm. T T 293K 313 K 293 1 2 Lembre que os graos centígrados hainos que pasar a kelvin: 20 º C = 20 + 273 = 293 K; 40 º C = 40 + 273 = 313K S35. S36. Nun gas as moléculas están moi afastadas unhas das outras, daquela poden aproximarse bastante entre si e ocupar un volume moito menor. Non ocorre o mesmo cos líquidos, nos que os átomos e moléculas xa están moi próximos e non poden diminuír de volume case nada. A) O cristal vai disolvendo, e a axitación térmica das moléculas do líquido vai espallando os ións (violeta) por todo o volume do líquido. b) Ademais das correntes de aire que poida haber no cuarto, as partículas de po móvense de xeito caótico en todas as direccións de modo semellante ás partículas dun gas. Páxina 55 de 65

S37. S38. S39. A naftalina pasa directamente de sólido a vapor: é unha sublimación. Esténdese polo armario como o fai un gas calquera. A) Ao quentar o gas as moléculas absorben a calor e transfórmano en enerxía cinética; o aumento de velocidade das moléculas causa o aumento da temperatura. b) As moléculas dos gases baten repetidamente contras as paredes do recipiente. A forza orixinada por este continuo bater é a presión. c) Nun gas as moléculas están moi afastadas unhas das outras, daquela poden aproximarse bastante entre si e ocupar un volume moito menor. Non ocorre o mesmo cos líquidos, nos que os átomos e moléculas xa están moi próximos e non poden diminuír de volume case nada. As cargas do protón e do electrón son iguais, aínda que de signos contrarios. A masa do protón é maior que a do electrón; para saber cantas veces maior temos que dividir a masa do protón entre a masa do electrón: 27 masa do protón 1,672.10 kg = = 1837 veces maior 31 masa do electrón 9,1.10 kg S40. a) A e B son isótopos entre si porque teñen igual o número atómico (Z = 13); C e D tamén son isótopos entre si (Z = 14). Daquela A e B pertencen ao mesmo elemento químico (o aluminio), e C e D son os dous silicio. b) B e C non son do mesmo elemento químico. S41. Átomo Z A Nº protóns Nº neutróns Nº electróns Nº electróns en cada capa Na 11 23 11 12 11 2 8 1 Si 14 28 14 14 14 2 8 4 Ca 20 40 20 20 20 2 8 10 O 8 16 8 8 8 2 6 S 16 32 16 16 16 2 8 6 K + 19 40 19 21 18 2 8 8 S -2 16 32 16 16 18 2 8 8 Páxina 56 de 65

S42. He-4 4 23 2 He Na-23 Na 11 O-17 17 O 8 Nº atómico 2 11 8 Nº másico 4 23 17 Nº de protóns 2 11 8 Nº de neutróns 2 12 9 Nº de electróns en cada capa 2 2 8 1 2 6 S43. a) Falso. No modelo atómico de Dalton non hai cargas eléctricas. b) Falso. Os neutróns non teñen carga eléctrica. c) Falso. É moi pequeno comparado co tamaño do átomo. d) Falso. O número atómico indica o número de neutróns. S44. Nº de protóns 29 18 20 Nº de neutróns 31 22 23 Nº de electróns 29 18 20 S45. S46. S47. Al +3 ten 13 protóns e debería ter 13 electróns, pero perdeu 3, daquela quédanlle 10. Na primeira capa ten 2 electróns, na segunda 8. Li + ten 2 electróns e ten a configuración electrónica do gas nobre helio. F - ten 10 electróns, igual que o gas nobre neon. O -2 ten 10 electróns, como o anterior. Na + ten 11 1 = 10 electróns, como os dous anteriores, ten a configuración do neon. K + Ten 19 1 = 18 electróns, como o gas nobre argon. Daquela todos os ións teñen configuración electrónica de gas nobre. Flúor e bromo: gañando ou compartindo un electrón. Osíxeno e xofre: gañando ou compartindo dous electróns. Potasio e litio: cedendo un electrón (son metais os dous). Páxina 57 de 65

Calcio: perdendo dous electróns. Aluminio: perdendo tres electróns (é un metal). S48. No sistema periódico vemos que o níquel ten número atómico 28. Daquela: Isótopo Abundancia relativa Número de neutróns 58 Ni 68.3 % 58 28 = 30 60 Ni 26.1 % 60 28 = 32 61 Ni 1.1 % 61 28 = 33 62 Ni 3.6 % 62 28 = 34 64 Ni 0.9 % 64 28 = 36 O isótopo menos abondoso é o níquel 64. S49. S50. S51. S52. a) O neutrón non ten carga eléctrica. b) A masa do protón é moito maior cá do electrón. c) Atráense, non se repelen. a) Thomson b) Rutherford e Bohr c) Ningún d) Todos e) Bohr. Si, nos dous casos. a) Falso. A frase sería certa se engadísemos e igual número atómico. b) Falso. Para seren isótopos teñen que ter igual número atómico. S53. A Unión entre átomos E catión B Sólido con forma xeométrica C macromolécula C Molécula con milleiros de átomos B cristal D Agrupación de dous ou máis átomos illada A enlace químico E Átomo con carga eléctrica positiva D molécula Páxina 58 de 65

S54. S55. A) Ten un enlace iónico. B) Presenta un enlace covalente. C) Enlace metálico. A) Enlace iónico. B) Ten que ser un metal, xa que o enlace iónico fórmase entre un non metal (cloro) e un metal (X). S56. Afirmacións No enlace iónico os átomos comparten electróns V / F Falso, un átomo cede e outro gaña electróns. As substancias iónicas conducen ben a electricidade Todos os gases a temperatura ambiente son substancias covalentes Todas as substancias líquidas a temperatura ambiente son covalentes Na rede cristalina metálica non hai anións No enlace covalente, os dous átomos enlazados comparten todos os seus electróns Falso; en estado sólido non conducen. Verdadeiro. Case todas; pero o mercurio é un metal e é líquido. Verdadeiro, hai ións positivos (catións). Falso, comparten algúns electróns, pero non todos necesariamente. S57. P2O5 C4H10 CaS O fósforo e o osíxeno son non metais, daquela o enlace é covalente. Non metal non metal: enlace covalente. Calcio é metal, xofre non metal: enlace iónico. S58. S59. S60. A maleabilidade. Na rede metálica hai ións positivos e electróns móbiles, pero non hai anións negativos; na rede cristalina iónica hai ións positivos e negativos, e non hai electróns móbiles. Gases: N 2 e CO que son substancias covalentes; sólidas: FeO e CaCl 2 (iónicas); líquida o SiF 4, que presenta un enlace covalente. Páxina 59 de 65

S61. O nitróxeno ten 5 electróns na súa última capa, daquela comparte tres electróns; o cloro ten 7 electróns e comparte un. Un nitróxeno enlázase con tres átomos de cloro: Cl N Cl Cl O silicio ten 4 electróns na última capa, comparte outros catro; o flúor ten 7 e quere compartir 1. Un silicio únese con catro átomos de flúor: F F Si F F O carbono comparte catro electróns e cada osíxeno comparte 2: O C O S62. A) É un composto iónico. B) Si. Vense catro ións de Zn +2 (bólas brancas) no interior da rede. Vense tamén bólas amarelas de dous tipos: unhas que están nos vértices e outras no medio das caras. As que están nos vértices pertencen simultaneamente a 8 celas contiguas como a representada na figura, entanto que as que están no medio da cara pertencen a dúas celas contiguas. Daquela hai 8 ións S -2 nas esquinas que contan como 8/8 = 1 ión S -2, e 6 ións nas caras que contan como 6/2 = 3 ións. Resumindo, na cela hai catro ións de Zn +2 e outros catro de S -2. Por tanto a fórmula do composto iónico é ZnS (un de cinc por cada un de xofre). S63. Substancia Sólido a temperatura ambiente? Soluble en auga? Condutor da electricidade en estado sólido? Mg Si Non Si NaCl Si Si Non SiO2 Si Non Non N2 Non Pouco Non S64. Ferro. Ferropenia (pode producir anemia). Páxina 60 de 65

6.3 Solucións dos exercicios de autoavaliación 1. Aumentará. 2. Afirmacións V / F Entre as partículas dun gas hai aire A presión dos gases débese... Canto maior é a temperatura dun gas menos se moven as súas moléculas F V F 3. Só vibran. 4. Gas Líquido Sólido 5. No modelo atómico de Rutherford: O núcleo ten carga positiva. Páxina 61 de 65

6. 2,635.10 6 7. Composto puro Composto puro Elemento puro Mestura de compostos 8. Alta temperatura de fusión Conducir ben a corrente en estado sólido Non disolverse en auga Temperatura de fusión baixa Ser maleable Ter ións na rede cristalina Non ter ións na rede cristalina Iónico Metálico Metálico. Covalente Metálico Metálico ou iónico Covalente. 9. Ferro e ouro Sodio e iodo Carbono e fósforo Fósforo e fósforo Metálico Iónico Covalente covalente Páxina 62 de 65