Páxina 17 de 65

2.6 Teoría atómica (unha longa historia)

Milleiros de resultados experimentais avalan a idea de que as partículas que forman os ga-ses, os sólidos e os líquidos, en todo o universo, están constituídas por átomos. Pero che-gar 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 concor-dan co modelo. Isto é o que ocorreu coa idea do átomo (e probablemente a historia conti-núe...)

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 me-tades moitas veces. Se tivésemos as ferramentas axeitadas, poderiamos dividila e dividila indefinidamente en anacos máis e máis pequenos? Seguirían a ser aluminio eses anaqui-ños?

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 resul-táballes 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 es-quecidos 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 18 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 quími-co. 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 desa-parecen, 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 elec-trólise 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; chamou-nas electróns. Thomson mediu experimentalmente que a masa dos electróns era moito me-nor 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, me-nores que o átomo enteiro. Xa que logo, ademais dos electróns ten que haber carga eléctri-ca positiva que compense a negativa e faga neutro o átomo. Thomson pensou que os elec-tróns 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 vos-tede que se debeu ese nome?

Páxina 19 de 65

2.6.4 Modelo atómico de Rutherford (1909)

No ano 1909 dous discípulos de Ernest Rutherford lanzaron partículas alfa positivas (pro-cedentes dunha desintegración radioactiva) contra os átomos de ouro dunha lámina metá-lica 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). Lo-go de darlle voltas ao asunto case dous anos, Rutherford concluíu que o átomo está forma-do 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 elec-tróns móvense arredor do núcleo en órbitas circulares e elípticas. Rutherford chamou pro-tóns 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 invisi-ble. 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 di-dáctica 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 partí-culas.

Páxina 20 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 nú-cleo, 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 estre-las 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.

���� Esperemos que os átomos da Terra non colapsen! Pero xa dixemos que no universo hai astros nos que os átomos si colapsa-ron: 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 de-beu?

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 21 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 po-tencia? É igual ao número de lugares que movemos a coma decimal á esquerda:

3 000 000 = 3.106 28 000 000 = 2,8.107 472 000 000 000 = 4,72.1011 50 000 000 000 000 000 = 5.1016

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 denomina-dor; por exemplo:

5

5

110

10− =

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:

2,75.104 kg 1,08.106 € 9,98.108 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 22 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. Sú-manse ou réstanse os coeficientes:

3.106 + 5.106 = 8.106 5,1.104 + 3,2.104 = 8,3.104 6.104 + 8.104 =14.104 = 1,4.105

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:

3.102 x 4.105 = 12.107 → 1,2.108

Lembre, só unha cifra enteira! 2,9.104 x 1,2.106 = 3,48.1010 2,2.107 : 1,8.102 = 1,33.105

Operacións usando a calculadora

Emprégase a tecla [EXP] (non use a tecla de 10x). Para teclear o número 2,95.108 facemos así: 2.95 [EXP] 8. Fíxese que o 10 NON se teclea! Vexamos máis exemplos:

3.106 → 3 [EXP] 6

107 = 1.107 → 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:

2,79.1010 x 1,08.10-3 = 3,013.107 -1,08.10-6 : 3,28 = -3,293.10-7

3,15.1012 + 2,07.1011 - 9,08.1013 = -8,744.1013

Páxina 23 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 27 26

27 26

26 26 26

masa dos protóns = 8 1,672.10 1,3376.10

masa dos neutróns = 8 1,674.10 1,3392.10

masa do núcleo = 1,3376.10 1,3392.10 2,677.10

kg kg

kg kg

kg kg kg

− −

− −

− − −

⋅ =⋅ =

+ =

� Calcule o volume do núcleo; lembre que o volume dunha esfera é 4/3 π r3.

Solución ( )33 15 44 34 4Volume do núcleo = 3,1416 2.10 3,35.10

3 3r mπ − −= ⋅ ⋅ =

� Calcule a densidade do núcleo atómico.

Solución

� A masa da Terra é 6.1024 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 che-gar a ter catro gramos? Esta é a cantidade de osíxeno que inspiramos nos pulmóns nun minuto, aproximadamente.

Solución

Páxina 24 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 to-dos 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 por-que 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 nú-mero 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 2712Mg

Z = 25, A = 54 5425Mn

Número de protóns = 30, A = 65 6530Zn

Páxina 25 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, te-ñen 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 sa-bemos que poden non ser idénticos: poden ter diferente número de neutróns, isto é, poden ser isóto-pos.

Páxina 26 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 27 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 elec-trón dando voltas arredor do núcleo tiña que perder enerxía emitindo ondas electromagné-ticas (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 circu-lares permitidas cunha certa enerxía e radio constante e determinado. Entanto que un elec-trón 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 elec-tróns, 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 2n2 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 exem-plos de estruturas electrónicas:

Páxina 28 de 65

Configuración electrónica Átomo Nº protóns Nº neutróns Nº electróns

1ª capa 2ª capa 3ª capa

147N

7 7 7 2 5 0

3617Cl

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 pro-tóns 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 configu-ración electrónica dos ións seguintes:

Páxina 29 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 30 de 65

Actividades propostas

S21. Á vista dos debuxos seguintes, determine se en cada matraz hai unha substan-cia pura ou unha mestura, e se son elementos ou compostos químicos:

S22. Repita o exercicio anterior con estas fotografías de modelos tridimensionais:

Páxina 31 de 65

2.11 Sistema periódico dos elementos químicos

O sistema periódico dos elementos é unha táboa na que os elementos químicos hoxe coñe-cidos (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 varí-an de xeito repetitivo, e de aí o nome de periódica. Cada recadro corresponde a un ele-mento químico. Nel consta o seu símbolo, o nome do elemento, o número atómico e a ma-sa atómica en uma (u; 1 u = 1,66.10-24 gramos).

A táboa periódica oficial é publicada pola IUPAC (International Union of Pure and Ap-plied 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 des-cubrindo novos elementos. Hoxe xa non quedan ocos: todos os elementos químicos natu-rais 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 32 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 con-xunto chamados terras raras.

Tamaño dos átomos

O tamaño dos átomos vai aumentando nos grupos cara a abaixo. Nos períodos ten tenden-cia 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 Solución: cesio (Cs), litio (Li).

���� Dous semimetais Selenio (Se), xermanio (Ge).

���� Tres metais de transición Cromo (Cr), rutenio (Ru), ouro (Au).

���� Dous gases inertes Ar (argon), Xe (xenon).

���� Un halóxeno Cl (cloro).

���� Dous non metais Xofre (S), carbono (C).

���� Un actínido 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 informa-ción 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 33 de 65

2.12 Enlace químico

Case todos os átomos teñen tendencia a unirse a outros átomos formando moléculas ou re-des 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? Por-que estando xuntos teñen menos enerxía que separados; de feito os átomos tenden a colo-carse 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 áto-mos 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 seme-llante 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 34 de 65

2.12.1 Modelo de enlace iónico

Da actividade anterior deducimos que os átomos dos metais teñen tendencia a ceder elec-tróns, 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 crista-lina tridimensional na que un ión positivo (Na+) está rodeado de seis negativos (Cl-), e ca-da 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 mine-rais, 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 35 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 co-rrente eléctrica. Lembre que para que haxa corrente eléctrica ten que haber cargas eléc-tricas 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 trans-portar 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 or-gánicos (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 elec-trón 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 distin-tos, logo a substancia resultante ten que ser un composto necesariamente.

Actividade práctica

Condutividade das substancias iónicas. Cunha montaxe similar á da figura (pila, ampe-rímetro, 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 36 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 F2. 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 elec-tróns na derradeira capa, xa que logo, fórmanse tres enlaces covalentes entre os dous áto-mos de nitróxeno:

Páxina 37 de 65

Diagramas de Lewis do enlace covalente

Nestes diagramas os electróns represéntanse como puntos. Os electróns compartidos de-búxanse 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 tempe-ratura 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 co-valente. Estes sólidos son en xeral moi duros (difíciles de raiar), con temperaturas de fu-sión 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 38 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 Covalente, xa que o carbono e o osíxeno son non metais.

���� C2H6 Covalente: o carbono e o hidróxeno son non metais.

���� O2 Covalente: os dous átomos de osíxeno que se enlazan son non metais.

���� SrI2 Iónico: o estroncio (Sr) é metal, o iodo (I) é non metal.

���� HBr Covalente: H e Br (hidróxeno e bromo) son non metais.

Represente os diagramas de Lewis das seguintes moléculas: HF, CO2,

HF CO2

H F

O C O

Actividades propostas

S27. Represente os diagramas de Lewis das moléculas: SH2, CO2 e PH3.

S28. Propiedades das substancias covalentes.

� O iodo, I2, 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 tempe-ratura alta ou baixa?

S29. Para formar unha molécula covalente, cantos átomos de flúor se xuntan cun de nitróxeno? Faga o diagrama de Lewis.

Páxina 39 de 65

2.12.3 Modelo de enlace metálico

Os átomos dos metais únense entre si mediante o enlace metálico. Xa vimos que os áto-mos 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 me-tálica 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 mó-biles entre elas son os electróns. A figura da dereita é unha represen-tación 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_interacti-

va_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 mercu-rio (Hg).

� Son bos condutores da calor e da electricidade, debido á doada mobilidade dos elec-tróns pola rede metálica.

� Disólvense ben con outros metais cando están fundidos. Non se disolven en ningún ou-tro 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 ele-mentos 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 40 de 65

Cando se xuntan metais diferentes forman aliaxes e non compostos. Por que?

Solución Os compostos teñen fórmulas fixas, como CO2 (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 seguin-tes:

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/curso/materiales/enlaces/metalico.htm]

Páxina 41 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 es-tes choques.

� Lei dos gases – Se a temperatura non varía: P1V1 = P2V2

– Se o volume é constante: 1 2

1 2

P P

T T=

– Se a presión é constante: 1 2

1 2

V V

T T=

Lembre que a temperatura hai que póla en kelvins: TK = TC + 273

� Líquidos e sólidos. Os átomos e moléculas están neles moi próximos, por iso non re-ducen 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 es-pallados pola esfera (modelo sandía).

– Rutherford: o átomo ten un núcleo diminuto con protóns positivos. Arredor do nú-cleo móvense os electróns, como os planetas arredor do sol.

– Bohr: é como o anterior, pero os electróns só poden xirar nunhas cantas órbitas per-mitidas.

� 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. Exem-plos: O2, P4, Al, S8.

� Composto químico: substancia formada por dous ou máis elementos. Exemplos: H2O, C6H12O6.

� 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 42 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 equi-vale a un enlace covalente.

– Forman moléculas a maioría das veces.

– Non conducen en xeral a corrente eléctrica; son pouco ou nada solubles en auga, pe-ro 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 cris-talina 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 43 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 in-terior 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 44 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 áto-mos: flúor, bromo, osíxeno, xofre, potasio, litio, calcio, aluminio.

Páxina 45 de 65

S48. O níquel que se atopa nos minerais terrestres está formado por estes isótopos:

Isótopo Abundancia relativa

58Ni 68.3 %

60Ni 26.1 %

61Ni 1.1 %

62Ni 3.6 %

64Ni 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 46 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 di-solve 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, disól-vese 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 elec-tróns.

S57. Clasifique as substancias seguintes segundo o tipo de enlace que haxa entre os seus átomos: P2O5, C4H10, 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) N2, b) CO, c) SiF4, d)

FeO, e) CaCl2.

S61. Represente os diagramas de Lewis das moléculas: NCl3, SiF4, CO2.

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 47 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 48 de 65

5. Exercicios de autoavaliación

1. Un gas está dentro dun recipiente de 20 litros con pistón a 20 ºC. Simultaneamente reduci-mos 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?

Afirmacións V / F

���� Entre as partículas dun gas hai aire

���� 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

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 49 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 50 de 65

6. Solucionarios

6.1 Actividades propostas

S1.

TK = TC + 273 = 25 + 273 = 298 K

S2.

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.

S3.

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.

S4.

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.

S5.

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 lí-quido.

S6.

O fume compórtase como un gas: as partículas diminutas de po son golpeadas po-las do aire, que se moven caoticamente, e así o po esténdese por todo o cuarto.

S7.

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.

S8.

Os electróns negativos están espallados polo interior do átomo macizo, de xeito semellante a como están as sementes dentro dunha sandía.

S9.

Os electróns móvense arredor do núcleo de xeito semellante a como os planetas se moven arredor do Sol.

Páxina 51 de 65

S10.

Porque os electróns, con carga negativa, están atraídos polo núcleo, de carga posi-tiva. Por iso non escapan do átomo, segundo Rutherford.

S11.

� A) 3,7.1017

� B) 1.109

� C) 2,943.1032

S12.

� A) 27 500

� B) 1 080 000

� C) 998 000 000

S13.

� A) 5,6.10-5

� B) 9,47.10-13

� C) 8,07.10-22

S14.

� A) 0, 000 32 s

� B) 0, 000 000 808 m

� C) 0, 000 000 000 000 000 000 016 23 kg

S15.

� A) Correcto

� B) Correcto.

S16.

Afirmación V / F

���� Todos os átomos dun elemento químico teñen o mesmo número de protóns. V

���� Todos os átomos dun elemento teñen o mesmo número de electróns. V

���� Os número másico e atómico sempre son números enteiros, sen decimais. V

���� Dous átomos distintos poden ser os dous de ouro. 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 52 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 53 de 65

S22.

Composto Composto Composto Elemento

Elemento Composto Composto

S23.

O iodo.

S24.

Faga unha procura en internet.

S25.

O enlace iónico fórmano as unións entre átomos de metal con non metal; neste ca-so son: KI, CaF2, FeO.

S26. � A) K+ e O-2

� B) K2O

� C) CaS

S27.

SH2 CO2 PH3

SH H

CO O PH HH

S28.

� Moi pouco soluble en auga, algo máis soluble en alcohol e moi soluble en ga-solina.

� É unha substancia covalente, daquela fundirá a temperatura baixa.

S29.

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 54 de 65

NH HH

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) re-peléndose fortemente, e o cristal racha xusto por aí. Na rede metálica a deforma-ción non produce un efecto semellante, xa que todos os ións son positivos. Daque-la a rede metálica pode deformarse sen que rache.

Páxina 55 de 65

6.2 Actividades complementarias

S31.

11023 1,01

1013

atmmb atm

mb⋅ =

S32.

A presión diminúe 760 – 630 = 130 mmHg cando subimos á montaña. Calcula-mos mediante unha proporción (regra de tres directa):

S33.

Aplicamos a lei dos gases a temperatura constante: P1 V1 = P2 V2:

1 1 2 2 2 2

1 11 1 0,6 1,67

0,6

atm LPV P V atm L P L P atm

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:

1 2 22

1 2

2,5 2,5 3132,67 .

293 313 293

Lembre que os graos centígrados hainos que pasar a kelvin:

20 º 20 273 293 ; 40 º 40 273 313

P P PatmP atm

T T K K

C K C K

⋅= → = → = =

= + = = + =

S35.

Nun gas as moléculas están moi afastadas unhas das outras, daquela poden apro-ximarse 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.

S36.

� 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 partícu-las dun gas.

se subimos 10 metros a presión baixa 1 mmHg 10 1301300 m de altura

se subimos x metros a presión baixa 130 mmHg 1x

→ ⋅= =→

Páxina 56 de 65

S37.

A naftalina pasa directamente de sólido a vapor: é unha sublimación. Esténdese polo armario como o fai un gas calquera.

S38.

� 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 tempera-tura.

� b) As moléculas dos gases baten repetidamente contras as paredes do recipien-te. 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.

S39.

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

31

masa do protón 1,672.101837 veces maior

masa do electrón 9,1.10

kg

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 57 de 65

S42.

He-4

42He Na-23

2311Na O-17

178O

���� 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.

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.

S46.

� 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.

S47.

� 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 58 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

58Ni 68.3 % 58 – 28 = 30

60Ni 26.1 % 60 – 28 = 32

61Ni 1.1 % 61 – 28 = 33

62Ni 3.6 % 62 – 28 = 34

64Ni 0.9 % 64 – 28 = 36

O isótopo menos abondoso é o níquel 64.

S49.

� a) O neutrón non ten carga eléctrica.

� b) A masa do protón é moito maior cá do electrón.

� c) Atráense, non se repelen.

S50.

� a) Thomson

� b) Rutherford e Bohr

� c) Ningún

� d) Todos

� e) Bohr.

S51.

Si, nos dous casos.

S52.

� 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 59 de 65

S54.

� A) Ten un enlace iónico.

� B) Presenta un enlace covalente.

� C) Enlace metálico.

S55.

� 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 V / F

���� No enlace iónico os átomos comparten electróns – Falso, un átomo cede e outro gaña electróns.

���� As substancias iónicas conducen ben a electricidade – Falso; en estado sólido non conducen.

���� Todos os gases a temperatura ambiente son substancias covalentes

– Verdadeiro.

���� Todas as substancias líquidas a temperatura ambiente son covalentes

– Case todas; pero o mercurio é un metal e é líquido.

���� Na rede cristalina metálica non hai anións – Verdadeiro, hai ións positivos (catións).

���� No enlace covalente, os dous átomos enlazados compar-ten todos os seus electróns

– Falso, comparten algúns electróns, pero non todos necesariamente.

S57.

���� P2O5 O fósforo e o osíxeno son non metais, daquela o enlace é covalente.

���� C4H10 Non metal – non metal: enlace covalente.

���� CaS Calcio é metal, xofre non metal: enlace iónico.

S58.

A maleabilidade.

S59.

Na rede metálica hai ións positivos e electróns móbiles, pero non hai anións nega-tivos; na rede cristalina iónica hai ións positivos e negativos, e non hai electróns móbiles.

S60.

Gases: N2 e CO que son substancias covalentes; sólidas: FeO e CaCl2 (iónicas); líquida o SiF4, que presenta un enlace covalente.

Páxina 60 de 65

S61.

� O nitróxeno ten 5 electróns na súa última capa, daquela comparte tres elec-tróns; o cloro ten 7 electróns e comparte un. Un nitróxeno enlázase con tres átomos de cloro:

NCl ClCl

� 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:

SiF FF

F

� O carbono comparte catro electróns e cada osíxeno comparte 2:

CO O

S62.

� A) É un composto iónico.

� B) Si. Vense catro ións de Zn+2 (bólas brancas) no interior da rede. Vense ta-mén bólas amarelas de dous tipos: unhas que están nos vértices e outras no me-dio 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 61 de 65

6.3 Solucións dos exercicios de autoavaliación

1.

� Aumentará.

�

�

2.

Afirmacións V / F

���� Entre as partículas dun gas hai aire F

���� A presión dos gases débese ... V

���� Canto maior é a temperatura dun gas menos se moven as súas moléculas F

3.

�

�

� Só vibran.

4.

Gas Líquido Sólido

5. No modelo atómico de Rutherford:

�

� O núcleo ten carga positiva.

�

Páxina 62 de 65

6.

2,635.106

7.

Composto puro Composto puro Elemento puro Mestura de compostos

8.

���� Alta temperatura de fusión – Iónico

���� Conducir ben a corrente en estado sólido – Metálico

���� Non disolverse en auga – Metálico.

���� Temperatura de fusión baixa – Covalente

���� Ser maleable – Metálico

���� Ter ións na rede cristalina – Metálico ou iónico

���� Non ter ións na rede cristalina – Covalente.

9.

���� Ferro e ouro – Metálico

���� Sodio e iodo – Iónico

���� Carbono e fósforo – Covalente

���� Fósforo e fósforo – covalente

Páxina 63 de 65

7. Glosario

A ���� Alfa, partícula Núcleo do átomo de helio formado por dous protóns e dous neutróns. As partículas alfa son emitidas polos núcleos radioactivos cunha velocidade aproximada de 20 000 km/s, son pouco penetrantes.

���� atm Símbolo da unidade de presión atmosfera. Unha atm equivale a 101 325 pascais e a 1013 milibares.

B ���� Barómetro Aparello que mide a presión do aire atmosférico.

C ���� Cámara de néboa Recipiente con vapor de auga a moi baixa presión. Cando unha partícula subatómica (protón, electrón...) con carga eléctrica pasa a través da cámara deixa unha pegada de finísimas pingas de auga, o que permite ver a súa traxectoria.

���� Celsius Unidade de temperatura na escala do seu nome, tamén chamada centígrada. Na escala centígrada a auga funde a 0 ºC e ferve a 100 ºC.

���� Covalente Tipo de enlace entre átomos que se forma compartindo electróns.

D ���� Densidade Relación entre a masa dun corpo e o seu volume: d = masa/volume. Mídese en kg/m3 ou en g/cm3. A densidade da auga líquida é de 1000 kg/m3 ou 1 g/cm3.

���� Ductilidade Propiedade dos metais de poderen transformarse con facilidade en fíos sen romper.

E ���� Electrólise Reaccións químicas provocadas pola electricidade. Así, a electrólise da auga descompona en hidróxeno e osíxeno, por exemplo.

���� Estado de agregación Nivel de agregación das partículas dun corpo. Os estados de agregación son sólido, líqui-do e gas; hai outro estado chamado plasma, que se dá a temperaturas elevadísimas.

���� Estrela de neutróns Corpo moi denso resultante do estoupido dunha estrela de moita masa. Este tipo de estre-las está composto principalmente de neutróns como resultado do colapso da codia de electróns no interior do núcleo.

F ���� Furado negro Corpo moi denso resultante do estoupido dunha estrela de maior masa que a produce unha estrela de neutróns. Chámase así porque o campo gravitatorio do furado é tan inten-so que nin a luz pode escapar del, de xeito que non se pode ver: é negro.

I ���� Isótopos Núcleos pertencentes ao mesmo elemento químico que teñen igual número atómico e distinto número másico.

���� IUPAC Unión Internacional de Química Pura e Aplicada. É o organismo científico multinacional que acorda as normas sobre a química.

K ���� Kelvin Unidade de temperatura do Sistema Internacional de unidades. Na escala kelvin, a auga funde a 273.15 K e ferve a 373.15 K.

M ���� Maleabilidade Propiedade dos metais de poderen transformarse en láminas sen romper.

���� Manómetro Instrumento que mide a presión dun fluído (líquido ou gas).

Páxina 64 de 65

���� Matraz Recipiente de vidro moi utilizado nos laboratorios de química. O representado nesta unida-de didáctica corresponde ao matraz erlenmeyer.

���� Mercurio Metal líquido a temperatura ambiental, de símbolo Hg.

���� Microscopio de efecto

túnel

Microscopio baseado no efecto cuántico chamado efecto túnel, que consiste que unha partícula (un electrón neste caso) pode atravesar unha barreira tendo menos enerxía que a teoricamente necesaria. Permite cartografar o relevo das superficies dos sólidos a nivel atómico.

���� Milibar Unidade de presión equivalente a unha milésima de bar, de símbolo mb. Unha atmosfera equivale a 1013 milibares.

���� mmHg Unidade de presión equivalente a presión exercida por unha columna de mercurio líquido de 1 milímetro de altura. Unha atmosfera equivale a 760 milímetros de mercurio; 1 atm = 760 mmHg.

���� Monoatómico Que ten un único átomo.

N ���� Número atómico Número de protóns dun núcleo. Denótase coa letra Z.

���� Número másico Número de protóns máis neutróns que hai no núcleo dun átomo. Represéntase coa letra A.

P ���� Pascal Unidade de presión no Sistema Internacional. Equivale á presión exercida por unha forza de un newton repartida na superficie de 1 metro cadrado: 1 Pa = 1 N/ m2

���� Periódico Que se repite a intervalos regulares. Referido aos elementos químicos, as súas propieda-des xerais repítense regularmente no sistema periódico.

Páxina 65 de 65

8. Bibliografía e recursos

Bibliografía

� Os materiais terrestres. 1 Natureza. Educación secundaria a distancia para as persoas adultas. Xunta de Galicia (2004). Páxinas 91-87.

� Física e Química. 3º ESO. Ed. Xerais (2007). Páxinas 73-103.

� Física e Química 3º ESO. Ed. SM (2007). Páxinas 27-37; 48; 57-77.

� Física e Química 3º ESO. Ed. Oxford (2007). Páxinas 52-74; 98-127.

� Física e Química 3º ESO. Ed. Editex (2007). Páxinas 32-43; 68-77; 80-96.

� Física e Química. Obradoiro 3º ESO. Ed. Santillana (2007). Páxinas 78-113.

Ligazóns de internet

� [http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/applets/Hwang/ntnujava/term_browniano/gas2D_s.htm]

Esta é unha animación que simula o movemento dun gran de pole debido as colisións con moléculas de auga (movemento browniano).