¿Sabías que el aire que respiras en Bogotá tiene átomos que han viajado desde el Caribe colombiano? Los modelos atómicos explican cómo está hecha la materia que nos rodea, desde el café de la mañana hasta el concreto de El Capitolio Nacional. En el ICFES Saber 11, este tema aparece en preguntas sobre estructura atómica y propiedades periódicas. ¿Estás listo para probar tus conocimientos? ¡Vamos a resolver este quiz juntos! Cada respuesta correcta te acerca a dominar los secretos de la materia que compone nuestro país.
1. El modelo atómico de John Dalton, propuesto en , consideraba que los átomos eran esferas indivisibles. ¿Qué fenómeno químico explicaba mejor este modelo?
Indice : Piensa en cómo los elementos se combinan para formar compuestos.
Respuesta
Respuesta : C — El modelo de Dalton explicaba perfectamente la ley de proporciones definidas, que establece que los elementos se combinan en proporciones fijas de masa para formar compuestos. Por ejemplo, 2 gramos de hidrógeno siempre se combinan con 16 gramos de oxígeno para formar agua.
Por qué no A : Las mezclas heterogéneas no involucran reacciones químicas, solo separación física de componentes.
Por qué no B : Aunque la combustión ocurre en motores, Dalton no explicaba los detalles energéticos ni los electrones.
Por qué no D : La solubilidad es un fenómeno físico, no químico, y no involucra la indivisibilidad de los átomos.
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2. Joseph John Thomson descubrió el electrón en usando tubos de rayos catódicos. ¿Qué modelo atómico propuso como resultado de este descubrimiento?
Indice : Imagina un pastel con pasas incrustadas...
Respuesta
Respuesta : C — Thomson propuso el modelo del 'budín de pasas', donde los electrones (negativos) estaban incrustados en una masa positiva, como pasas en un pastel. Este modelo explicaba la neutralidad eléctrica del átomo.
Por qué no A : Este modelo corresponde a Dalton, antes del descubrimiento del electrón.
Por qué no B : Este modelo corresponde a Rutherford, que descubrió el núcleo positivo.
Por qué no D : Este modelo corresponde a Bohr, que introdujo la cuantización de órbitas.
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3. En el experimento de Rutherford con láminas de oro, la mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina sin desviarse. ¿Qué conclusión se extrajo de este resultado?
Indice : Piensa en la estructura del átomo como un sistema solar en miniatura.
Respuesta
Respuesta : A — Rutherford concluyó que el átomo está mayormente vacío, con casi toda su masa concentrada en un núcleo diminuto y positivo, donde los electrones orbitan a su alrededor como planetas alrededor del Sol.
Por qué no B : En realidad, el núcleo es positivo y los electrones son negativos, pero esta opción invierte las cargas.
Por qué no C : La indivisibilidad fue propuesta por Dalton, pero Rutherford demostró lo contrario con su experimento.
Por qué no D : Este modelo corresponde al de Thomson, no al de Rutherford.
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4. Niels Bohr propuso en que los electrones solo pueden ocupar órbitas específicas con energías cuantizadas. ¿Qué fenómeno explica mejor este modelo?
Indice : Piensa en los colores característicos de las luces de neón en los letreros de Bogotá.
Respuesta
Respuesta : B — El modelo de Bohr explicaba perfectamente los espectros de emisión atómica, donde cada elemento emite luz de colores específicos al excitarse sus electrones y volver a sus órbitas estables.
Por qué no A : La conductividad eléctrica se explica mejor con el modelo de bandas, no con las órbitas de Bohr.
Por qué no C : Los enlaces iónicos se explican con la transferencia de electrones, no con órbitas cuantizadas.
Por qué no D : La radiactividad es un fenómeno nuclear, no electrónico, y no se explica con el modelo de Bohr.
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5. En el modelo mecánico-cuántico actual, los electrones se describen como una nube de probabilidad. ¿Qué principio físico explica que no podamos conocer simultáneamente la posición y el momento exactos de un electrón?
Indice : Este principio fue formulado por un físico alemán en .
Respuesta
Respuesta : B — El principio de incertidumbre de Heisenberg establece que es imposible medir simultáneamente con precisión la posición y el momento de una partícula cuántica como el electrón.
Por qué no A : El principio de Pauli establece que dos electrones no pueden tener los mismos cuatro números cuánticos.
Por qué no C : La conservación de la energía es un principio general, no específico de la mecánica cuántica.
Por qué no D : La regla de Hund establece que los electrones ocupan orbitales degenerados con spines paralelos antes de aparearse.
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6. Si un átomo tiene número atómico Z = 17 y número másico A = 35, ¿cuántos neutrones tiene en su núcleo?
Indice : Recuerda que A = Z + N, donde N es el número de neutrones.
Respuesta
Respuesta : B — El número másico A es la suma de protones (Z) y neutrones (N). Por lo tanto, N = A - Z = 35 - 17 = 18 neutrones.
Por qué no A : 17 sería el número de protones, no de neutrones.
Por qué no C : 35 es el número total de nucleones (protones + neutrones), no solo neutrones.
Por qué no D : 52 es la suma de protones y neutrones, pero no corresponde a este cálculo.
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7. El cloro tiene dos isótopos estables: (75% abundancia) y (25% abundancia). ¿Cuál es la masa atómica promedio del cloro en la naturaleza?
Indice : Calcula el promedio ponderado: (masa1 × abundancia1) + (masa2 × abundancia2).
Respuesta
Respuesta : A — La masa atómica promedio se calcula como (35 × 0,75) + (37 × 0,25) = 26,25 + 9,25 = 35,5 u. Este valor aparece en la tabla periódica.
Por qué no B : 36,0 es incorrecto porque no considera correctamente las abundancias relativas.
Por qué no C : 35,0 ignora completamente el isótopo más pesado.
Por qué no D : 37,0 solo considera el isótopo menos abundante.
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8. Un ion de sodio () tiene 11 protones y 10 electrones. ¿Qué carga neta tiene este ion?
Indice : La carga neta = protones - electrones.
Respuesta
Respuesta : A — La carga neta es +1 porque tiene 11 protones (carga +1 cada uno) y 10 electrones (carga -1 cada uno), resultando en una carga neta de +1.
Por qué no B : -1 sería si tuviera más electrones que protones.
Por qué no C : 0 sería si tuviera igual número de protones y electrones.
Por qué no D : +11 sería si todos los electrones hubieran sido removidos.
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9. En un experimento en el laboratorio de química del colegio, se mezclan 2 gramos de hidrógeno con 16 gramos de oxígeno para formar agua. ¿Qué ley química se está verificando?
Indice : Piensa en las proporciones fijas en la formación de compuestos.
Respuesta
Respuesta : B — La ley de proporciones definidas establece que un compuesto puro siempre contiene los mismos elementos combinados en las mismas proporciones de masa. Aquí, la proporción es siempre 1:8 para hidrógeno:oxígeno en el agua.
Por qué no A : La conservación de la masa es un principio general, pero no explica la proporción fija en compuestos específicos.
Por qué no C : La ley de proporciones múltiples aplica cuando dos elementos forman más de un compuesto (ej: CO y CO₂).
Por qué no D : La ley de Avogadro relaciona volúmenes de gases a temperatura y presión constantes.
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10. El carbono y el oxígeno pueden formar dos compuestos diferentes: monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO₂). En el CO, 12 g de carbono se combinan con 16 g de oxígeno. En el CO₂, 12 g de carbono se combinan con 32 g de oxígeno. ¿Qué ley química ilustra este caso?
Indice : Cuando dos elementos forman más de un compuesto, las masas de un elemento que se combinan con una masa fija del otro están en una relación de números enteros pequeños.
Respuesta
Respuesta : C — La ley de proporciones múltiples establece que cuando dos elementos forman más de un compuesto, las masas de un elemento que se combinan con una masa fija del otro están en una relación de números enteros pequeños (aquí, 16:32 = 1:2).
Por qué no A : La conservación de la masa es un principio general de las reacciones químicas.
Por qué no B : La proporciones definidas aplica a un solo compuesto, no a varios.
Por qué no D : La ley de Boyle-Mariotte relaciona presión y volumen en gases, no composiciones químicas.
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11. En el Hospital San Vicente de Paúl de Medellín, se utiliza cobalto-60 () para tratamientos de radioterapia. ¿Qué propiedad del cobalto-60 lo hace útil para este propósito?
Indice : Piensa en la estabilidad nuclear y la emisión de radiación.
Respuesta
Respuesta : B — El cobalto-60 es un isótopo radiactivo que emite radiación gamma de alta energía, la cual se usa para destruir células cancerosas en tratamientos de radioterapia.
Por qué no A : Los isótopos estables no emiten radiación, por lo que no servirían para radioterapia.
Por qué no C : Una vida media muy corta podría ser peligrosa por la rápida emisión de radiación, pero el Co-60 tiene una vida media de 5,27 años.
Por qué no D : Existen otros isótopos radiactivos usados en medicina, como el yodo-131.
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12. En la bahía de Cartagena, se han encontrado altos niveles de plomo en el agua debido a la actividad industrial. ¿Qué isótopo del plomo es más probable que cause contaminación a largo plazo?
Indice : Busca el isótopo con la vida media más larga.
Respuesta
Respuesta : A — El plomo-204 es el único isótopo natural del plomo con actividad radiactiva (aunque muy baja), mientras que los otros isótopos son estables. Su larga vida media permite que persista en el ambiente por miles de millones de años.
Por qué no B : El Pb-206, Pb-207 y Pb-208 son isótopos estables, por lo que no decaen ni causan contaminación radiactiva.
Por qué no C : Los isótopos estables no causan contaminación radiactiva a largo plazo.
Por qué no D : Los isótopos estables no causan contaminación radiactiva a largo plazo.
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13. Un estudiante de grado 11 en Bogotá quiere calcular la masa atómica promedio del litio, que tiene dos isótopos: (7,6% abundancia) y (92,4% abundancia). ¿Cuál es el valor aproximado?
Indice : Usa la fórmula de masa atómica promedio: m = (6 × 0,076) + (7 × 0,924).
Respuesta
Respuesta : A — La masa atómica promedio es (6 × 0,076) + (7 × 0,924) = 0,456 + 6,468 = 6,924 u, que se redondea a 6,92 u según la tabla periódica.
Por qué no B : 6,50 ignora el isótopo más pesado y sobreestima el más ligero.
Por qué no C : 7,00 sería si el litio-7 tuviera 100% de abundancia.
Por qué no D : 6,07 sería si el litio-6 tuviera 100% de abundancia.
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14. ¿Cuál de las siguientes configuraciones electrónicas corresponde a un átomo neutro de potasio (Z = 19) en su estado fundamental?
Indice : Recuerda el orden de llenado de orbitales: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d...
Respuesta
Respuesta : A — El potasio (Z=19) tiene 19 electrones. El orden de llenado es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹, ya que el orbital 4s se llena antes que el 3d según la regla de Madelung.
Por qué no B : La configuración 3d¹ no es correcta para el potasio en su estado fundamental.
Por qué no C : Esta configuración tiene 21 electrones, excediendo el número atómico del potasio.
Por qué no D : Esta configuración tiene 20 electrones, también excediendo el número atómico del potasio.
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15. En el ICFES Saber 11, una pregunta típica sobre estructura atómica podría pedirte que identifiques el número de electrones de valencia en un átomo. ¿Cuántos electrones de valencia tiene el fósforo (Z = 15)?
Indice : Los electrones de valencia están en el último nivel de energía. Usa la configuración electrónica.
Respuesta
Respuesta : B — El fósforo tiene configuración electrónica 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³. Los electrones de valencia son los del último nivel (n=3), que son 2 + 3 = 5 electrones.
Por qué no A : 3 electrones sería si solo consideraras los electrones en el orbital 3p.
Por qué no C : 7 electrones correspondería a elementos del grupo 17 (halógenos).
Por qué no D : 15 electrones es el número total de electrones, no solo los de valencia.
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16. Si un átomo de un elemento X tiene 4 electrones en su último nivel energético y está ubicado en el período 3 de la tabla periódica, ¿a qué grupo de la tabla periódica pertenece?
Indice : Los elementos en el mismo grupo tienen el mismo número de electrones de valencia.
Respuesta
Respuesta : A — Los elementos del grupo 14 tienen 4 electrones de valencia. El período 3 incluye elementos desde el sodio (Na) hasta el argón (Ar), y el silicio (Si) es del grupo 14 con configuración 3s² 3p².
Por qué no B : El grupo 15 tiene 5 electrones de valencia (ej: fósforo).
Por qué no C : El grupo 16 tiene 6 electrones de valencia (ej: azufre).
Por qué no D : El grupo 17 tiene 7 electrones de valencia (ej: cloro).
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17. Un error común en los exámenes es confundir el número atómico (Z) con el número másico (A). Si un átomo tiene 14 protones y 14 neutrones, pero 18 electrones, ¿qué tipo de partícula es este átomo?
Indice : Piensa en la relación entre protones, neutrones y electrones.
Respuesta
Respuesta : C — Tiene 14 protones (+14) y 18 electrones (-18), resultando en una carga neta de -4. Es un anión con 4 electrones adicionales, no un átomo neutro ni un catión.
Por qué no A : Un átomo neutro tendría igual número de protones y electrones (14).
Por qué no B : Un catión tendría más protones que electrones (carga positiva).
Por qué no D : Un isótopo tiene igual número de protones pero diferente número de neutrones, no diferente número de electrones.
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18. En la mina de carbón de Cerrejón (La Guajira), se extrae carbón que contiene trazas de uranio. Si un átomo de uranio-238 () emite una partícula alfa, ¿qué nuevo elemento se forma?
Indice : Una partícula alfa es un núcleo de helio (). Resta 4 al número másico y 2 al número atómico.
Respuesta
Respuesta : A — Al emitir una partícula alfa (), el uranio-238 (Z=92) pierde 2 protones y 2 neutrones, convirtiéndose en torio-234 (Z=90), ya que 238 - 4 = 234 y 92 - 2 = 90.
Por qué no B : El protactinio tiene Z=91, no 90.
Por qué no C : El plutonio tiene Z=94, no 90.
Por qué no D : El radio tiene Z=88, no 90.
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19. Para el ICFES Saber 11, es crucial entender que los modelos atómicos evolucionaron con el tiempo. ¿Qué modelo atómico fue el primero en incluir la idea de órbitas cuantizadas para los electrones?
Indice : Este modelo fue propuesto por un físico danés en .
Respuesta
Respuesta : D — El modelo de Bohr fue el primero en introducir la idea de que los electrones solo pueden ocupar órbitas con energías cuantizadas, resolviendo el problema de la estabilidad del átomo según la física clásica.
Por qué no A : Dalton no consideraba electrones ni órbitas.
Por qué no B : Thomson propuso el modelo del budín de pasas, sin órbitas cuantizadas.
Por qué no C : Rutherford propuso el núcleo atómico pero no las órbitas cuantizadas.
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20. Si un átomo tiene una configuración electrónica de 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵, ¿a qué elemento de la tabla periódica corresponde?
Indice : Cuenta el número total de electrones y busca el elemento con ese número atómico.
Respuesta
Respuesta : B — La configuración electrónica 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ corresponde a 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 electrones, por lo que Z=17, que es el cloro (Cl).
Por qué no A : El neón tiene configuración 1s² 2s² 2p⁶ (10 electrones).
Por qué no C : El argón tiene configuración 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ (18 electrones).
Por qué no D : El azufre tiene configuración 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴ (16 electrones).
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