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CONCEPTUAL
Segunda parte. Propiedades de
la materia
C a p í t u l o 11 La n a t u r a l e z a a t ó m i c a d e
la materia
Respuestas
a los
ejercicios
1. En u n a m o l é c u l a d e agua, H 0 , h a y tres á t o m o s : u n o
de oxígeno y d o s de h i d r ó g e n o .
2
19. La fuente d e o x í g e n o y n i t r ó g e n o es el aire, necesario p a r a el q u e m a d o (la c o m b u s t i ó n ) d e la gasolina.
21. Las p r o p i e d a d e s q u í m i c a s de u n e l e m e n t o d e p e n d e n
de los e l e c t r o n e s q u e h a y e n las c a p a s electrónicas.
Pero a s u vez, la c a n t i d a d d e e l e c t r o n e s está determin a d a p o r la c a n t i d a d d e p r o t o n e s e n el n ú c l e o . Entonces, e n esta forma indirecta, la cantidad de proton e s e n el n ú c l e o a t ó m i c o d e t e r m i n a las p r o p i e d a d e s
q u í m i c a s del e l e m e n t o .
3. El gato deja u n rastro de m o l é c u l a s y á t o m o s s o b r e
el pasto. Esas m o l é c u l a s dejan el pasto y se m e z c l a n
con el aire, c o n el q u e e n t r a n a la nariz del p e r r o y
activan su sentido del olfato.
2 3 . C a r b o n o (ve la tabla periódica).
5. La rapidez c o n la q u e viaja el olor d e u n a fragancia
es m u c h o m e n o r q u e la rapidez de las m o l é c u l a s
individuales q u e la forman, debido a las m u c h a s colisiones e n t r e las moléculas. Aunque es g r a n d e la
rapidez m o l e c u l a r e n los c h o q u e s , la rapidez d e migración e n d e t e r m i n a d a dirección, a través d e m o léculas q u e estorban, es m u c h o menor.
29. Oxígeno.
7. Los á t o m o s q u e forman u n recién n a c i d o o cualquier
cosa e n este m u n d o se originaron e n e x p l o s i o n e s de
estrellas antiguas (véase la figura 11.1, Leslie, mi hija). Sin e m b a r g o , las moléculas q u e forman al recién
nacido, se f o r m a r o n c o n á t o m o s ingeridos p o r la
m a d r e y transferidos a la matriz.
9. El agua n o es u n e l e m e n t o , es u n c o m p u e s t o . Sus
m o l é c u l a s están f o r m a d a s p o r á t o m o s de los elem e n t o s h i d r ó g e n o y oxígeno.
11. El m o v i m i e n t o b r o w n i a n o sólo se observa en partículas microscópicas, d e b i d o a su p e q u e ñ a m a s a
(quiere decir q u e t a m b i é n t i e n e n t a m a ñ o p e q u e ñ o ) .
Su p o c a m a s a h a c e q u e r e s p o n d a n m á s c u a n d o c h o can c o n ellas al azar los á t o m o s y m o l é c u l a s q u e las
rodean. Contra u n a partícula grande, los rebotes
aleatorios ejercen fuerzas casi u n i f o r m e s e n c a d a lado, cuyo p r o m e d i o es cero, p e r o p a r a u n a partícula p e q u e ñ a h a y m o m e n t o s e n los q u e s u c e d e n aprec i a b l e m e n t e b a s t a n t e m á s golpes d e u n lado q u e del
otro, p r o d u c i e n d o m o v i m i e n t o s visibles e n u n microscopio.
13. No, n o sería igual. Hay ciertos p a r e s de e l e m e n t o s
(como cobalto-níquel, telurio-yodo, torio-protactinio,
u r a n i o - n e p t u n i o , plutonio-americio y 106-107) c o n
los q u e el o r d e n creciente d e m a s a es contrario al
o r d e n p o r n ú m e r o a t ó m i c o creciente. (Antes d e haberse c o m p r e n d i d o el n ú m e r o a t ó m i c o e n 1913, esto
c a u s a b a cierta confusión al o r d e n a r los e l e m e n t o s
en la tabla periódica.)
15. Nueve.
17. El e l e m e n t o es cobre, c o n n ú m e r o a t ó m i c o 29. Todo
á t o m o q u e t e n g a 29 p r o t o n e s es de cobre, p o r definición. (En el capítulo 32 se explica q u e la c a n t i d a d total de "nucleones", q u e s o n p r o t o n e s + n e u t r o n e s ,
d e t e r m i n a el " n ú m e r o de m a s a " del e l e m e n t o , q u e
es distinto para diferentes isótopos. En este caso es
Cu-63.)
25. Radón.
27. Hidrógeno y oxígeno.
31. El silicio es el e l e m e n t o q u e está abajo del c a r b o n o
e n la tabla periódica, y tiene p r o p i e d a d e s parecidas y se p u e d e u n o i m a g i n a r q u e p o d r í a ser la
b a s e d e m o l é c u l a s orgánicas e n otras p a r t e s del
universo.
3 3 . Por la repulsió n eléctrica. Los e l e c t r o n e s q u e r o d e a n
a u n á t o m o crean u n a n u b e electrizada q u e repele las
n u b e s electrizadas d e los d e m á s á t o m o s lo q u e impid e q u e se u n a n y evitan q u e c a i g a m o s a t r a v e s a n d o
n u e s t r a s sillas. (En este caso, t a m b i é n los efectos
c u á n t i c o s d e s e m p e ñ a n u n gran papel.)
35. (a) El c a l e n t a m i e n t o d a m á s energía cinética a las
moléculas, p o r lo q u e se p u e d e n agitar y soltarse de
los enlaces q u e las u n e n e n u n sólido, y se forma u n
líquido, (b) El sólido d e b e t e n e r fuerzas interatómicas m á s intensas.
37. En realidad e r e s u n a p a r t e d e c a d a u n a d e las person a s q u e te r o d e a n , e n el sentido q u e estás f o r m a d o
p o r á t o m o s p r o c e d e n t e s n o sólo de c a d a u n a de las
p e r s o n a s q u e te r o d e a n , sino ¡de t o d a s las p e r s o n a s
q u e h a n vivido e n la Tierra! La afirmación del n i ñ o
de Richardson c o n la q u e c o m i e n z a la p a r t e 2 es incontrovertible. Los á t o m o s q u e h o y te f o r m a n s e r á n
el a l m a c é n a t ó m i c o d e d o n d e se a b a s t e c e r á n otras
personas.
39. La c a n t i d a d de m a t e r i a q u e aniquilaría d e t e r m i n a d a
c a n t i d a d d e a n t i m a t e r i a sería igual a esa última cantidad, u n p a r de partículas c a d a vez. No se podría aniquilar a todo el m u n d o c o n antimateria, a m e n o s q u e
la m a s a de esa a n t i m a t e r i a fuera c u a n d o m e n o s igual
a la m a s a del m u n d o m i s m o .
S o l u c i o n e s a l o s p r o b l e m a s d e l c a p í t u l o 11
1. Hay 16 g r a m o s d e oxígeno e n 18 g r a m o s de agua.
En la fórmula del agua, H 0 , se p u e d e ver q u e h a y
doble c a n t i d a d d e á t o m o s de h i d r ó g e n o (cada u n o
con m a s a a t ó m i c a 1) q u e de á t o m o s de oxígeno
(cada u n o c o n m a s a a t ó m i c a 16). Así, la m a s a m o lecular del H 0 es 18, c o n 16 p a r t e s e n m a s a de
oxígeno.
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3. La m a s a a t ó m i c a del e l e m e n t o A es 3/2 la del elemento B. ¿Por qué? El gas A tiene tres veces la m a s a del
gas B. Si u n a c a n t i d a d igual d e m o l é c u l a s de A y B
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