El documento presenta información sobre la estructura atómica, incluyendo el número de protones, neutrones y electrones en átomos de cloro y oxígeno. También cubre temas como espectrometría de masas, isótopos, energía de ionización, configuraciones electrónicas y más. El documento contiene preguntas y ejercicios sobre estos temas para que los estudiantes demuestren su comprensión.

1. Dr Omar Rafael Regalado Fernández
QUÍMICA – NIVEL DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR
QUÍMICA FÍSICA | 1
Tema: Estructura atómica
1. Observa la información sobre un átomo de cloro y un ion óxido.
a) Completa la tabla para mostrar el número de protones, neutrones y electrones en cada
átomo.
Átomo de cloro, Cl Ion óxido, O–2
Número de protones
Número de neutrones
Número de electrones
b) ¿Qué te dice la información anterior sobre la posición del cloro y el oxígeno en la tabla
periódica?
c) Un átomo tiene el doble de protones y cuatro neutrones más que un átomo de 9Be.
Deduzca el símbolo, incluido el número de masa, de este átomo.
d) Define los términos:
i) número de masa de un átomo.
ii) masa molecular relativa.
e) i) Completa la disposición electrónica para un átomo de cobre.
ii) Identifica el bloque de la Tabla periódica al que pertenece el cobre.
iii) Deduce el número de neutrones en un átomo de 65Cu.
2. El diagrama de la Figura 1 muestra el comportamiento de las tres partículas fundamentales
cuando pasan a través de un campo eléctrico.
Figura 1
a) Identifica las partículas representadas por las letras A, B y C.

2. Dr Omar Rafael Regalado Fernández
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b) Explica las formas y direcciones de los caminos trazados por las partículas
fundamentales a su paso por el campo eléctrico.
c) La Figura 2 es un diagrama simplificado de un espectrómetro de masas.
Figura 2
i) Indica y explica la finalidad de la parte del espectrómetro de masas especificada
con la letra P.
ii) Indica la finalidad del campo eléctrico, del imán y de la parte etiquetada como Q.
3. Se encontró que una muestra de hierro de un meteorito contenía los isótopos 54Fe, 56Fe y 57Fe.
a) Las abundancias relativas de estos isótopos se pueden determinar utilizando un
espectrómetro de masas. En el espectrómetro de masas, la muestra se vaporiza primero y luego
se ioniza.
i) Indica qué se entiende por el término isótopos.
ii) Explica cómo, en un espectrómetro de masas, se detectan los iones y cómo se
mide su abundancia.
b) Las abundancias relativas de los isótopos en esta muestra de hierro produjeron el
espectrograma de la Figura 3. Estos datos se pueden utilizar para calcular la masa atómica
relativa de hierro en esta muestra.
muestra
campo eléctrico
imán
bomba de
vacío

3. Dr Omar Rafael Regalado Fernández
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Figura 3
i) Utiliza los datos anteriores para calcular la masa atómica relativa de hierro en esta
muestra. Da tu respuesta a un decimal.
ii) Da la disposición electrónica de los átomos de hierro y el ion Fe+2.
iii) Indica por qué se coloca el hierro en el bloque d de la Tabla periódica.
c) Se encontró que la misma muestra de meteorito contenía tres isótopos del elemento X.
Un espectrómetro de masas dio la siguiente información sobre estos isótopos.
m/z 24.0 25.0 26.0
Abundancia relativa 64.2 20.3 15.5
i) Calcula la masa atómica relativa de X.
ii) Usando la tabla periódica, sugiere la identidad más probable del elemento X.
Sugiere una razón por la cual la masa atómica relativa de X dada en la tabla periódica difiere de
tu respuesta calculada en c(i).
d) Una muestra de cobre contiene los dos isótopos 63Cu y 65Cu solamente. Tiene una masa
atómica relativa (Ar) inferior a 64. El espectro de masas de esta muestra picos principales con
valores m/z de 63 y 65, respectivamente.
i) Explica por qué la Ar de esta muestra es inferior a 64.
ii) Explica cómo los átomos de Cu se convierten en iones Cu+ en un espectrómetro
de masas.
iii) Además de los picos principales en m/z = 63 y 65, picos mucho más pequeños
en m/z = 31.5 y 32.5 también están presentes en el espectro de masas. Identifica el ion
5.8
91.6
2.6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
50 51 52 53 54 55 56 57 58 59
Abundancia
relativa
m/z

4. Dr Omar Rafael Regalado Fernández
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responsable del pico en m/z = 31.5 en el espectro de masas. Explica por qué el ion elegido tiene
este valor m/ z y sugiere una razón por la cual este pico es muy pequeño.
4. El siguiente diagrama muestra la estructura electrónica del boro.
a) Los electrones están representados por flechas. ¿Qué propiedad de los electrones
representan estas flechas "arriba" y "abajo"?
b) Sugiere por qué los electrones que ocupan los subniveles 2p tienen una energía más
alta que los electrones en el subnivel 2s.
i) Explica el significado del término energía de primera ionización.
ii) Explica por qué el boro tiene una energía de primera ionización más baja que el
berilio.
iii) Explica por qué la primera ionización del helio es muy grande.
c) El siguiente diagrama muestra la variación en la energía de primera ionización a lo largo
del Período 3.
Primera
energía de
ionización
Na Mg Al Si P S Cl Ar
Elementos del periodo 3
Energía

5. Dr Omar Rafael Regalado Fernández
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i) ¿Cuál es el número máximo de electrones que se pueden acomodar en un
subnivel s?
ii) ¿Qué pruebas del diagrama respaldan tu respuesta en la parte c(i)?
(iii) ¿Qué evidencia del diagrama apoya el hecho de que el subnivel 3 es más alto
en energía que el 3s?
(iv) ¿Qué evidencia del diagrama apoya el hecho de que no se pueden acomodar
más de tres electrones desapareados en el subnivel 3p?
d) Escribe la configuración electrónica del aluminio, fósforo y silicio.
e) Los iones acelerados proceden de una muestra de criptón que ha sido ionizada de la
siguiente manera:
Kr(g)  Kr+
(g) + e-
Escribe la notación de la caja de la configuración electrónica para el ion de kriptón.