¿Sabías que el oro que brilla en las joyas de Medellín y el cobre de los cables de energía en Bogotá están hechos exactamente de los mismos tipos de átomos? Pero... ¿cómo llegaron los científicos a descubrir la estructura de algo que ni siquiera pueden ver? En este quiz vamos a viajar desde los filósofos griegos hasta los laboratorios modernos para descubrir cómo se construyeron los modelos atómicos. ¡Prepárate para resolver preguntas que te harán pensar como un físico colombiano! Cada respuesta correcta te acerca a entender por qué tu teléfono, tu bicicleta y hasta el ajiaco que comes tienen átomos detrás.
1. Demócrito y Leucipo, filósofos griegos del siglo V a.C., propusieron por primera vez la idea de que la materia está compuesta por partículas indivisibles llamadas átomos. ¿Qué palabra griega usaron para nombrar estas partículas?
Indice : Piensa en cómo se escribe 'indivisible' en griego antiguo.
Respuesta
Respuesta : B — La palabra griega 'átomos' significa exactamente 'indivisible' o 'que no se puede cortar', que es lo que ellos proponían.
Por qué no A : Incorrecto. 'Molecula' viene del latín y significa 'masa pequeña', pero no era el término usado por los griegos.
Por qué no C : Incorrecto. Los 'quarks' son partículas subatómicas descubiertas en el siglo XX, mucho después de Demócrito.
Por qué no D : Incorrecto. Los 'neutrinos' son partículas subatómicas neutras descubiertas en 1956, completamente desconocidas para los griegos.
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2. John Dalton, en 1803, propuso su modelo atómico basado en experimentos con gases. ¿Cuál de estas afirmaciones NO corresponde a su modelo?
Indice : Recuerda que Dalton pensaba que los átomos eran esferas sólidas e indivisibles.
Respuesta
Respuesta : C — Dalton creía que los átomos eran indivisibles e indestructibles, por lo que NO podían transformarse en otros elementos mediante reacciones químicas.
Por qué no A : Correcto en el modelo de Dalton: los átomos de un mismo elemento tienen las mismas propiedades.
Por qué no B : Correcto: Dalton explicó las leyes de las proporciones definidas y múltiples.
Por qué no D : Correcto: esta es la base de su teoría atómica.
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3. J.J. Thomson descubrió el electrón en 1897 usando un tubo de rayos catódicos. ¿Qué nombre popular recibió su modelo atómico por su apariencia?
Indice : Imagina un postre británico muy conocido...
Respuesta
Respuesta : A — El modelo de Thomson se conoce como 'modelo del budín de pasas' porque representaba el átomo como una esfera positiva con electrones (pasas) incrustados.
Por qué no B : Incorrecto. Aunque la sandía tiene semillas, no es la comparación tradicional para el modelo de Thomson.
Por qué no C : Incorrecto. El pastel de chocolate no tiene relación con la estructura atómica propuesta.
Por qué no D : Incorrecto. El panal de abejas tiene estructura hexagonal, no se parece al modelo de Thomson.
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4. En su famoso experimento con láminas de oro, Ernest Rutherford bombardeó partículas alfa y observó que algunas rebotaban. ¿Qué conclusión sacó de este resultado?
Indice : Piensa en la estructura del átomo que propuso...
Respuesta
Respuesta : B — Rutherford concluyó que como algunas partículas alfa rebotaban, debía haber una región muy pequeña y densa (el núcleo) con carga positiva en el centro del átomo.
Por qué no A : Incorrecto. Esto describe el modelo de Thomson, no el de Rutherford.
Por qué no C : Incorrecto. Aunque Bohr propuso órbitas fijas, Rutherford solo descubrió el núcleo.
Por qué no D : Incorrecto. Rutherford demostró que los átomos SÍ tienen núcleo, no son huecos.
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5. Niels Bohr mejoró el modelo de Rutherford al proponer que los electrones giran en órbitas fijas con energías específicas. ¿Qué fenómeno natural en Colombia ilustra mejor la idea de niveles de energía cuantizados?
Indice : Piensa en cómo los electrones 'saltan' entre órbitas...
Respuesta
Respuesta : B — Los electrones en el modelo de Bohr solo pueden estar en órbitas específicas, como los alevinos que solo saltan a ciertas alturas en las cascadas de Caño Cristales.
Por qué no A : Incorrecto. Los colibríes vuelan libremente entre flores, no tienen órbitas fijas.
Por qué no C : Incorrecto. El cambio de color en aves no está relacionado con niveles de energía cuantizados.
Por qué no D : Incorrecto. Las terrazas son estructuras geológicas, no tienen relación con niveles de energía.
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6. Si un átomo neutro tiene 17 protones, ¿cuántos electrones tiene?
Indice : En un átomo neutro, el número de protones es igual al número de electrones.
Respuesta
Respuesta : B — En un átomo neutro, la carga positiva de los protones se equilibra con la carga negativa de los electrones, por lo que tienen el mismo número.
Por qué no A : Incorrecto. 8 es el número atómico del oxígeno, no del átomo con 17 protones.
Por qué no C : Incorrecto. 34 sería el doble de protones, no tiene relación con la neutralidad.
Por qué no D : Incorrecto. 1 electrón dejaría el átomo con carga positiva neta.
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7. ¿Qué partícula subatómica tiene carga negativa y casi no tiene masa?
Indice : Es la partícula que Thomson descubrió en su experimento con rayos catódicos.
Respuesta
Respuesta : C — El electrón es la partícula subatómica con carga negativa y una masa aproximadamente 1836 veces menor que la del protón.
Por qué no A : Incorrecto. El protón tiene carga positiva y masa significativa.
Por qué no B : Incorrecto. El neutrón no tiene carga y tiene masa similar al protón.
Por qué no D : Incorrecto. El fotón es una partícula de luz sin carga ni masa en reposo.
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8. En Bogotá, un joyero usa oro (Au) para hacer un anillo. Si el átomo de oro tiene número atómico 79 y número másico 197, ¿cuántos neutrones tiene este átomo?
Indice : Recuerda que el número másico es la suma de protones y neutrones.
Respuesta
Respuesta : B — El número de neutrones se calcula restando el número atómico (protones) del número másico: 197 - 79 = 118 neutrones.
Por qué no A : Incorrecto. 79 es el número de protones, no de neutrones.
Por qué no C : Incorrecto. 197 es el número másico total (protones + neutrones), no solo neutrones.
Por qué no D : Incorrecto. 276 sería la suma de protones y neutrones, no solo neutrones.
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9. ¿Qué científico explicó el movimiento browniano en 1905, proporcionando evidencia experimental de la existencia de átomos?
Indice : Este científico también desarrolló la teoría de la relatividad...
Respuesta
Respuesta : B — Einstein explicó en 1905 cómo el movimiento aleatorio de partículas en suspensión (movimiento browniano) se debía a los choques con moléculas de agua, apoyando la teoría atómica.
Por qué no A : Incorrecto. Newton vivió en el siglo XVII y no estudió el movimiento browniano.
Por qué no C : Incorrecto. Marie Curie estudió la radiactividad, no el movimiento browniano.
Por qué no D : Incorrecto. Bohr se enfocó en la estructura del átomo, no en el movimiento browniano.
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10. Si mezclas 2 gramos de hidrógeno con 16 gramos de oxígeno para formar agua, ¿qué ley química estás aplicando?
Indice : Esta ley dice que los elementos en un compuesto siempre se combinan en proporciones fijas de masa.
Respuesta
Respuesta : C — La ley de las proporciones definidas (o ley de Proust) establece que un compuesto puro siempre contiene los mismos elementos en las mismas proporciones de masa.
Por qué no A : Incorrecto. La ley de conservación de la masa dice que la masa total se conserva en una reacción, pero no habla de proporciones fijas.
Por qué no B : Incorrecto. La ley de las proporciones múltiples se aplica cuando dos elementos forman más de un compuesto.
Por qué no D : Incorrecto. La ley de Avogadro relaciona volúmenes de gases con el número de moléculas, no proporciones de masa.
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11. Un isótopo de carbono tiene 6 protones y 8 neutrones. ¿Cuál es su símbolo atómico completo?
Indice : El símbolo incluye el número másico (A) y el número atómico (Z).
Respuesta
Respuesta : D — El número atómico (Z) es 6 (protones), el número másico (A) es 6 + 8 = 14, por lo que el símbolo es ^14_6C.
Por qué no A : Incorrecto. ^6_12C tiene A=6 y Z=12, lo cual es imposible (Z no puede ser mayor que A).
Por qué no B : Incorrecto. ^12_6C tiene A=12, pero con 8 neutrones debería ser A=14.
Por qué no C : Incorrecto. ^8_6C tiene A=8, pero con 8 neutrones debería ser A=14.
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12. ¿Qué modelo atómico introdujo el concepto de orbitales atómicos (no órbitas fijas) y la naturaleza ondulatoria del electrón?
Indice : Este modelo usa ecuaciones de onda y es el que se enseña en los cursos universitarios de química.
Respuesta
Respuesta : D — El modelo mecánico cuántico, desarrollado por Schrödinger y otros en los años 1920, describe los electrones como ondas de probabilidad en orbitales, no como partículas en órbitas fijas.
Por qué no A : Incorrecto. El modelo de Dalton es una esfera sólida sin estructura interna.
Por qué no B : Incorrecto. Rutherford descubrió el núcleo pero no describió los electrones.
Por qué no C : Incorrecto. Bohr propuso órbitas fijas cuantizadas, no orbitales probabilísticos.
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13. En Medellín, un taller mecánico usa cables de cobre para instalaciones eléctricas. ¿Qué propiedad del cobre permite que conduzca electricidad tan bien?
Indice : Piensa en la estructura electrónica del cobre...
Respuesta
Respuesta : B — Los metales como el cobre conducen electricidad porque tienen electrones libres (deslocalizados) en su última capa que pueden moverse fácilmente cuando se aplica un voltaje.
Por qué no A : Incorrecto. El tamaño del núcleo no afecta directamente la conductividad eléctrica.
Por qué no C : Incorrecto. Aunque el cobre es un metal, no es alcalino (los metales alcalinos son del grupo 1).
Por qué no D : Incorrecto. Los neutrones no participan en la conducción eléctrica.
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14. Si un átomo de sodio (Na) pierde un electrón para formar Na+, ¿qué carga neta tiene este ion?
Indice : Recuerda que perder electrones deja carga positiva.
Respuesta
Respuesta : A — Al perder un electrón (carga negativa), el ion sodio queda con un protón sin compensar, resultando en una carga neta de +1.
Por qué no B : Incorrecto. Una carga de -1 significaría ganar electrones, no perderlos.
Por qué no C : Incorrecto. Carga 0 sería un átomo neutro, no un ion.
Por qué no D : Incorrecto. +2 significaría perder dos electrones, pero el sodio solo pierde uno.
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15. ¿Qué científico propuso el modelo atómico que se conoce como 'modelo planetario' por su similitud con el sistema solar?
Indice : Este modelo introdujo la idea de que los electrones giran alrededor del núcleo como planetas alrededor del sol.
Respuesta
Respuesta : D — Niels Bohr propuso en 1913 el modelo planetario donde los electrones giran en órbitas fijas alrededor del núcleo positivo, similar a los planetas alrededor del sol.
Por qué no A : Incorrecto. Dalton propuso esferas sólidas, no órbitas.
Por qué no B : Incorrecto. Thomson propuso el modelo del budín de pasas, sin núcleo central.
Por qué no C : Incorrecto. Rutherford descubrió el núcleo pero no describió las órbitas de los electrones.
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16. En un experimento de laboratorio en Cali, un estudiante mide que 12 gramos de carbono reaccionan completamente con 32 gramos de oxígeno para formar dióxido de carbono. ¿Qué masa de dióxido de carbono se produce?
Indice : Aplica la ley de conservación de la masa...
Respuesta
Respuesta : B — Según la ley de conservación de la masa, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos: 12 g C + 32 g O = 44 g CO2.
Por qué no A : Incorrecto. 20 g es menos que la suma de las masas de los reactivos.
Por qué no C : Incorrecto. 56 g sería si sumaras 12 + 32 + 12, pero no es correcto.
Por qué no D : Incorrecto. 192 g es mucho más que la suma de las masas iniciales.
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17. ¿Qué partícula subatómica tiene carga positiva y se encuentra en el núcleo del átomo?
Indice : Es la partícula que determina el número atómico de un elemento.
Respuesta
Respuesta : C — El protón es la partícula subatómica con carga positiva que se encuentra en el núcleo y determina el número atómico de un elemento.
Por qué no A : Incorrecto. El electrón tiene carga negativa y está fuera del núcleo.
Por qué no B : Incorrecto. El neutrón no tiene carga y está en el núcleo, pero no determina el número atómico.
Por qué no D : Incorrecto. El fotón es una partícula de luz sin carga.
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18. Si un átomo tiene 13 protones y 14 neutrones, ¿qué elemento es y cuál es su número másico?
Indice : Busca en la tabla periódica el elemento con número atómico 13...
Respuesta
Respuesta : B — El elemento con 13 protones es el aluminio (Al). El número másico es 13 + 14 = 27.
Por qué no A : Incorrecto. El nitrógeno tiene 7 protones, no 13.
Por qué no C : Incorrecto. El magnesio tiene 12 protones, no 13.
Por qué no D : Incorrecto. El silicio tiene 14 protones, no 13.
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19. ¿Qué modelo atómico se parece más a una 'nube de probabilidad' donde los electrones no tienen una posición fija?
Indice : Este es el modelo que se usa actualmente para describir la estructura atómica.
Respuesta
Respuesta : C — El modelo mecánico cuántico describe a los electrones como una nube de probabilidad donde solo podemos predecir la probabilidad de encontrar un electrón en cierta región.
Por qué no A : Incorrecto. Dalton propuso esferas sólidas indivisibles.
Por qué no B : Incorrecto. Thomson propuso el modelo del budín de pasas con electrones fijos.
Por qué no D : Incorrecto. Bohr propuso órbitas fijas cuantizadas, no una nube de probabilidad.
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