Esercizi sulla struttura atomica (con template commentato)

Metti alla prova le tue conoscenze con il 10 domande poi sulla struttura atomica. Controlla i commenti dopo il feedback per chiarire i tuoi dubbi sull'argomento.

domanda 1

L'atomo è l'unità fondamentale della materia e le particelle subatomiche che lo compongono si differenziano, ad esempio, per massa, carica elettrica e posizione.

Completa la tabella seguente con le informazioni mancanti.

Particella	Simbolo	Pasta (in unità di massa atomica)	Carica (in unità di carica elettrica - c.u.e.)	Posizione
Protone		nucleo
Neutrone	No		0
elettrone	e	-1	elettrosfera

vedi risposta

Risposta esatta:

Particella	Simbolo	Pasta (in unità di massa atomica)	Carica (in unità di carica elettrica - c.u.e.)	Posizione
Protone	P		+1	nucleo
Neutrone	No		0	nucleo
elettrone	e		-1	elettrosfera

Le tre particelle fondamentali che compongono gli atomi sono: protoni (caricati positivamente), neutroni (particelle neutre) ed elettroni (caricati negativamente).

Il nucleo è la parte centrale dell'atomo, dove si trovano i protoni e i neutroni. Intorno a questa regione ci sono elettroni.

o protone (p) è una particella che ha una carica positiva (+1), massa atomica 1 u e si trova nel nucleo atomico.

o elettrone (e) è una particella che ha carica positiva (-1), massa atomica praticamente nulla, e si trova nell'elettrosfera.

o neutrone (n) è una particella che ha carica elettrica zero, massa atomica 1 u e si trova nel nucleo atomico.

Domanda 2

L'elemento chimico più abbondante sul pianeta Terra è l'ossigeno. Oltre ad essere presente nell'aria ed essere vitale per la respirazione degli esseri viventi, compone una sostanza indispensabile per la nostra sopravvivenza: l'acqua (H₂O).

Guarda la tabella seguente con le informazioni principali dell'atomo di ossigeno e analizza le seguenti affermazioni.

Simbolo	o
numero atomico	8
numero di Massa	16
Distribuzione elettronica	1s^2 2s^2 2p^4

IO. L'atomo di ossigeno ha 8 protoni.
II. L'atomo di ossigeno ha 7 neutroni.
III. L'atomo di ossigeno ha 7 elettroni.
IV. Nel guscio di valenza dell'ossigeno ci sono 6 elettroni.

Le affermazioni sono corrette:

a) I e II
b) II e IV
c) I e IV
d) II e III

vedi risposta

Alternativa corretta: c) I e IV.

a) CORRETTO. Il numero atomico di un elemento chimico corrisponde al numero di protoni nel suo nucleo. Pertanto, l'atomo di ossigeno, poiché ha Z = 8, ha 8 protoni.

b) ERRATO. Il numero di massa è la somma del numero di protoni e neutroni, ovvero A = Z + n. Poiché l'atomo di ossigeno ha 8 protoni, anche il suo nucleo ha 8 neutroni.

A = Z + n
16 = 8 + n
16 - 8 = n
n = 8

c) ERRATO. L'atomo nello stato fondamentale è elettricamente neutro. Ciò significa che il numero di protoni è uguale al numero di elettroni. Poiché il numero atomico dell'ossigeno è 8, ciò significa che anche i suoi elettroni hanno 8 elettroni.

d) CORRETTO. Il guscio di valenza è il guscio più esterno degli elettroni dell'atomo. Poiché l'ossigeno ha solo due strati, lo strato più esterno è lo strato 2, che contiene 6 elettroni: 2 elettroni nel sottolivello s e 4 elettroni nel sottolivello p.

saperne di più struttura atomica.

Domanda 3

Gli elettroni sono particelle subatomiche che orbitano attorno al nucleo atomico a livelli di energia ben definiti.

Il sodio (Na) è un elemento chimico con numero atomico 11 e la sua distribuzione elettronica è 1s²2s²2p⁶3s¹.

Per quanto riguarda la disposizione degli elettroni nell'elettrosfera dell'atomo di sodio, è corretto affermarlo

a) L'unico guscio riempito con il numero massimo di elettroni è il primo guscio.
b) Gli elettroni dell'atomo di sodio sono distribuiti in tre livelli di energia.
c) L'elettrone utilizzato per creare un legame chimico con un altro atomo deve esserlo situato nel secondo guscio di elettroni dell'atomo di sodio, poiché ha la maggior parte degli elettroni a disposizione.
d) La stabilità dell'atomo di sodio viene acquisita ricevendo elettroni per riempire completamente l'ultimo guscio di elettroni.

vedi risposta

Alternativa corretta: b) Gli elettroni dell'atomo di sodio sono distribuiti in tre livelli di energia.

a) ERRATO. Il primo e il secondo strato nella distribuzione elettronica hanno il numero massimo di elettroni possibile.

strato elettronico	numero massimo di elettroni	Distribuzione di elettroni
K	2	1s^2
l	8	2s^2 2p^6

b) CORRETTO. Complessivamente, un atomo può contenere fino a 7 livelli di energia, denominati da K a Q. Poiché ha 11 elettroni, l'atomo di sodio riempie tre gusci di elettroni: K, L e M.

Livello di energia	strato elettronico	Distribuzione di elettroni
1º	K	1s^2
2º	l	2s^2 2p^6
3º	M	3s^1

c) ERRATO. Gli elettroni utilizzati per un legame chimico si trovano nel guscio più esterno dell'atomo. Pertanto, l'elettrone che si trova nel sottolivello s della shell M è ciò che verrà utilizzato per creare un'associazione con un altro atomo.

d) ERRATO. Il sodio è un elemento a bassa elettronegatività e, quindi, ha la tendenza a donare elettroni invece di riceverli. Pertanto, per diventare stabile, l'atomo di sodio stabilisce un legame chimico di tipo ionico, perché quando trasferisce il suo elettrone a un atomo più elettronegativo, viene creato lo ione Na.⁺, la cui distribuzione elettronica è 1s² 2s² 2p⁶.

saperne di più distribuzione elettronica.

domanda 4

L'atomo di azoto ha numero atomico 7. Allo stato fondamentale, poiché l'atomo è elettricamente neutro, l'elettrosfera di questo elemento chimico ha 7 elettroni.

Sapendo che la distribuzione elettronica dell'azoto è 1s²2s²2p³, inserisci correttamente la posizione degli elettroni nei seguenti orbitali.

vedi risposta

Risposta esatta:

Gli orbitali atomici corrispondono alle regioni in cui è più probabile che si trovino gli elettroni. Ogni orbitale contiene un massimo di 2 elettroni e questo riempimento viene effettuato dalla distribuzione elettronica.

Nella distribuzione elettronica degli orbitali, inizialmente riempiamo tutti gli orbitali con un elettrone nella stessa direzione, che è rivolto verso l'alto. Dopo che tutti gli orbitali sono stati riempiti con un elettrone, possiamo tornare al primo orbitale e inserire gli elettroni rimanenti, questa volta nella direzione opposta.

Si noti che nel caso dell'azoto, 2 orbitali sono stati completamente riempiti e 3 sono rimasti con orbitali incompleti, poiché hanno elettroni spaiati.

Questo perché il sottolivello s ha un orbitale, che contiene un massimo di 2 elettroni, e il sottolivello p ha tre orbitali, che possono essere riempiti con un massimo di 6 elettroni.

domanda 5

I numeri quantici sono come le coordinate, che hanno la funzione di localizzare gli elettroni negli elettroni di un atomo. Ogni elettrone ha un insieme specifico di numeri quantici.

Collega correttamente il numero quantico (colonna 1) alla sua descrizione (colonna 2).

(I) Numero Quantico Principale
(II) Numero quantico secondario
(III) Numero quantico magnetico
(IV) Numero quantico di spin

( ) indica il sottolivello di energia, cioè il sottolivello di energia a cui appartiene l'elettrone.
( ) indica la direzione di rotazione dell'elettrone all'interno di un orbitale.
( ) indica il livello di energia, cioè il guscio elettronico in cui si trova l'elettrone.
( ) indica l'orbitale in cui si trova l'elettrone, cioè la regione che più probabilmente lo troverà all'interno di un sottolivello di energia.

La sequenza corretta è:

a) I, II, III e IV
b) II, IV, I e III
c) III, I, IV e II
d) IV, III, II e I

vedi risposta

Alternativa corretta: b) II, IV, I e III.

(II) Il numero quantico secondario indica il sottolivello energetico, cioè il sottolivello di energia a cui appartiene l'elettrone.

(IV) Il numero quantico di spin indica il senso di rotazione elettrone all'interno di un orbitale.

(I) Il numero quantico principale indica il livello di energia, cioè il guscio elettronico in cui si trova l'elettrone.

(III) Il numero quantico magnetico indica il orbitale dove è l'elettrone, cioè la regione che più probabilmente lo troverà all'interno di un sottolivello di energia.

saperne di più numeri quantici.

domanda 6

I numeri quantici principali “n”, secondari “l” e magnetici “m” dell'elettrone più energetico dell'atomo di ferro (Z = 26) sono rispettivamente:

a) 2, 2, -2
b) 3, 1, 2
c) 1, -3, 2
d) 3, 2, -2

vedi risposta

Alternativa corretta: d) 3, 2, -2.

Il primo passo per rispondere a questa domanda è fare la distribuzione elettronica dell'atomo di ferro. Poiché il suo numero atomico è 26, l'atomo ha 26 protoni e, di conseguenza, 26 elettroni.

Distribuzione elettronica del ferro: 1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶4s²3d⁶

Da ciò possiamo estrarre le seguenti osservazioni:

• Tenendo conto che il suo elettrone più energetico è nel guscio 3, allora n = 3;
• Il suo sottolivello è d, quindi l = 2;
• Il sottolivello d ha 5 orbitali. Quando si distribuiscono gli elettroni, l'ultimo è nell'orbitale -2, quindi m = -2.

Pertanto, l'alternativa corretta è d) 3, 2, -2.

domanda 7

Secondo il numero di particelle subatomiche, gli atomi degli elementi chimici possono essere classificati in

Isotopi: atomi dello stesso elemento chimico e, quindi, hanno lo stesso numero atomico (Z).
Isobar: atomi di diversi elementi chimici che hanno lo stesso numero di massa (A).
Isotoni: atomi di diversi elementi chimici che hanno lo stesso numero di neutroni (n).

Sulla base delle informazioni di cui sopra, giudica le seguenti alternative.

IO. ₁₇³⁷cl e ₂₀⁴⁰Ca sono isotoni
II. ₂₀⁴⁰ca e ₁₈⁴⁰l'aria sono isobare
III. ₁¹Mano ₁²H sono isotopi

Le affermazioni sono corrette.

a) I e II
b) II e III
c) I e III
d) Tutte le alternative

vedi risposta

Alternativa corretta: d) Tutte le alternative.

IO. CORRETTA. Gli elementi ₁₇³⁷cl e ₂₀⁴⁰Ca sono isotoni perché hanno lo stesso numero di neutroni e diversi numeri di massa e numeri atomici.

Il numero di massa si calcola sommando i protoni ei neutroni (A= p + n). Da queste informazioni, possiamo calcolare il numero di neutroni come segue:

Elemento A: ₁₇³⁷cl

A = p + n
37 = 17 + n
37 - 17 = n
20 = n

Elemento B: ₂₀⁴⁰Qui

A = p + n
40 = 20 + n
40 - 20 = n
20 = n

II. CORRETTA. Gli elementi ₂₀⁴⁰ca e ₁₈⁴⁰Ar sono isobare poiché hanno lo stesso numero di massa e diversi numeri atomici;

III. CORRETTA. Gli elementi ₁¹Mano ₁²H sono isotopi perché hanno lo stesso numero atomico e diversi numeri di massa.

saperne di più isotopi, isobare e isotopi.

domanda 8

(UFU-MG) Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr sono scienziati che hanno contribuito in modo significativo allo sviluppo della teoria atomica.

Per quanto riguarda la struttura atomica, segnare con (T) le vere alternative e con (F) le false.

1. ( ) Dalton ha postulato, sulla base di prove sperimentali, che l'atomo fosse una “palla” estremamente piccola, massiccia e indivisibile.
2. ( ) I risultati degli esperimenti sulle scariche elettriche nei gas rarefatti hanno permesso a Thomson di proporre un modello atomico costituito da cariche negative e positive.
3. ( ) Gli esperimenti di bombardamento di una lastra d'oro con particelle alfa portarono Rutherford a farlo proporre un modello atomico in cui l'atomo fosse formato da un nucleo e da un'elettrosfera uguali taglie.
4. ( ) L'interpretazione degli studi con gli spettri dell'idrogeno ha portato Bohr a proporre che l'atomo abbia orbite definite da determinate energie.
5. ( ) Nel modello atomico di Bohr, i vari stati energetici degli elettroni erano chiamati strati o livelli energetici.

La sequenza corretta è:

a) V, V, F, V, V
b) F, V, F, V, V
c) V, V, F, F, F
d) V, F, F, V, V
e) F, V, F, V, F

vedi risposta

Risposta corretta: a) T, T, F, T, T.

I modelli atomici sono stati sviluppati dagli scienziati nel tentativo di svelare la costituzione della materia e studiare la composizione dell'atomo.

1. VERO. Dalton ha postulato, sulla base di prove sperimentali, che l'atomo fosse una "palla" estremamente piccola, massiccia, permanente e indivisibile. Pertanto, secondo lo scienziato, gli atomi non potevano né essere creati né distrutti.

2. VERO. I risultati degli esperimenti sulle scariche elettriche nei gas rarefatti hanno permesso a Thomson di proporre un modello atomico costituito da cariche negative e positive. Il suo modello atomico divenne noto come "pudding di prugne", perché, secondo lui, gli elettroni erano fissati sulla superficie dell'atomo caricato positivamente.

3. FALSO. Esperimenti di bombardamento di una lamina d'oro con particelle alfa hanno portato Rutherford a proporre un modello atomico in cui l'atomo era costituito da un nucleo, caricato positivamente, e concentrato in un volume estremamente piccolo, a differenza dell'elettrosfera.

4. VERO. L'interpretazione degli studi con gli spettri dell'idrogeno ha portato Bohr a proporre che l'atomo abbia orbite definite da determinate energie ed elettroni si muovono in questi strati attorno al nucleo.

5. VERO. Nel modello atomico di Bohr, i diversi stati energetici per gli elettroni erano chiamati strati o livelli energetici perché hanno valori energetici specifici. Pertanto, quando un elettrone raggiunge un livello più esterno all'elettrone, deve assorbire energia. Al ritorno in un guscio più vicino al nucleo, l'elettrone rilascia energia.

saperne di più modelli atomici.

domanda 9

(UFSC) La parola atomo deriva dal greco e significa indivisibile, cioè secondo i filosofi greci l'atomo sarebbe la più piccola particella di materia che non potrebbe essere ulteriormente suddivisa. Attualmente, questa idea non è più accettata.

Per quanto riguarda gli atomi, è vero che:

01. non può essere disintegrato.
02. sono formati da almeno tre particelle fondamentali.
04. hanno particelle positive chiamate elettroni.
08. hanno due regioni distinte, il nucleo e l'elettrone.
16. hanno elettroni la cui carica elettrica è negativa.
32. contengono particelle non cariche chiamate neutroni.

La somma delle affermazioni vere è:

a) 56
b) 58
c) 62
d) 63

vedi risposta

Alternativa corretta: a) 56.

01. FALSO. Questa idea fu difesa dai Greci all'inizio dello studio degli atomi.

02. FALSO. Le particelle più conosciute dell'atomo sono: protoni, elettroni e neutroni. Tuttavia, oggi è noto che protoni e neutroni sono formati da particelle ancora più piccole, i quark.

04. FALSO. I protoni sono dotati di carica positiva.

08. VERO. Il nucleo è una piccola regione centrale dell'atomo dove si trovano protoni e neutroni. Nell'elettrosfera ci sono elettroni che si muovono attorno al nucleo.

16. VERO. Gli elettroni hanno una carica negativa e si trovano negli elettroni dell'atomo.

32. VERO. I neutroni sono particelle subatomiche che hanno massa, ma la carica elettrica è praticamente zero.

saperne di più atomi.

domanda 10

(Ufscar-SP) Un modello relativamente semplice per l'atomo lo descrive come costituito da un nucleo contenente protoni e neutroni ed elettroni che ruotano attorno al nucleo.

Uno degli isotopi dell'elemento ferro è rappresentato dal simbolo ₂₆⁵⁶Fede. In alcuni composti, come l'emoglobina nel sangue, il ferro è nello stato di ossidazione 2+ (Fe²⁺). Considerando solo l'isotopo citato, è corretto affermare che nello ione Fe²⁺:

a) il numero di neutroni è 56, il numero di protoni è 26 e il numero di elettroni è 24.
b) il numero di neutroni + protoni è 56 e il numero di elettroni è 24.
c) il numero di neutroni + protoni è 56 e il numero di elettroni è 26.
d) il numero di protoni è 26 e il numero di elettroni è 56.
e) il numero di neutroni + protoni + elettroni è 56 e il numero di protoni è 28.

vedi risposta

Alternativa corretta: b) il numero di neutroni + protoni è 56 e il numero di elettroni è 24.

Lo stato di ossidazione +2 indica che l'atomo di ferro, che allo stato fondamentale contiene 26 elettroni, ha perso 2 elettroni e, quindi, il numero di elettroni nello ione Fe²⁺ é 24.

Il numero di massa è la somma del numero di protoni e neutroni, che nel caso del ferro è 56.

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Riferimenti bibliografici

ATKINS, PW; JONES, Loretta. Principi di chimica: mettere in discussione la vita moderna e l'ambiente. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.

MARRONE, Teodoro; LEMAY, H. Eugenio; BURSTEN, Bruce E. Chimica: la scienza di base. 9 ed. Prentice Hall, 2005.

USERCO, João; Salvador, Edgard. Chimica generale. 12a ed. San Paolo: Saraiva, 2006.

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