Estructura Atomica

Respuesta correcta: D) Protones y neutrones.

• A) Protones y electrones.Incorrecto. Los electrones orbitan fuera del núcleo en la nube electrónica.
• B) Neutrones y electrones.Incorrecto. Los electrones tienen una masa despreciable (aproximadamente 1/1836 la del protón).
• C) Únicamente fotones.Incorrecto. Los fotones son cuantos de radiación electromagnética, no partículas estructurales de materia sólida.
• D) Protones y neutrones.Correcto. Los protones y neutrones (nucleones) se localizan en el núcleo atómico concentrando casi toda la masa.

Respuesta correcta: C) 11 protones, 11 electrones y 12 neutrones.

• A) 11 protones, 12 electrones y 11 neutrones.Incorrecto. En un átomo neutro el número de protones es strictly igual al de electrones.
• B) 23 protones, 11 electrones y 12 neutrones.Incorrecto. A=23 es la suma de protones y neutrones, no el número atómico Z.
• C) 11 protones, 11 electrones y 12 neutrones.Correcto. Z = 11 (protones y electrones en átomo neutro). Neutrones N = A - Z = 23 - 11 = 12.
• D) 12 protones, 11 electrones y 11 neutrones.Incorrecto. Z=11 define inequívocamente el número de protones.

Respuesta correcta: C) El bombardeo de una lámina delgada de oro con partículas alfa.

• A) La prueba del tubo de rayos catódicos.Incorrecto. El experimento de J.J. Thomson con rayos catódicos permitió descubrir el electrón.
• B) El experimento de la gota de aceite de Millikan.Incorrecto. El experimento de Millikan sirvió para determinar la carga fundamental del electrón.
• C) El bombardeo de una lámina delgada de oro con partículas alfa.Correcto. La desviación sorpresiva a grandes ángulos de algunas partículas alfa demostró la presencia del núcleo positivo denso.
• D) La difusión de rayos X por cristales de NaCl.Incorrecto. Experimento de Bragg para la difracción de rayos X en cristales.

Respuesta correcta: D) Cuando un electrón salta desde una órbita de mayor energía a una de menor energía.

• A) Cuando un electrón absorbe energía y asciende a un nivel excitado superior.Incorrecto. Ascender de nivel absorbe fotones (espectro de absorción).
• B) Cuando el protón del núcleo cambia su giro de espín.Incorrecto. Las transiciones ópticas atómicas se deben a saltos cuánticos de los electrones.
• C) Cuando el electrón se detiene por completo en el núcleo.Incorrecto. El modelo de Bohr prohíbe que los electrones caigan al núcleo mediante órbitas estacionarias cuantizadas.
• D) Cuando un electrón salta desde una órbita de mayor energía a una de menor energía.Correcto. La transición hacia un nivel de energía inferior emite un fotón de energía E = h \nu = E_2 - E_1.

Respuesta correcta: D) $[Ar] 4s^2 3d^6$

• A) $[Ar] 4s^1 3d^7$Incorrecto. Excepción no presente en el hierro (ocurre en cromo y cobre por estabilidad).
• B) $[Kr] 4s^2 3d^6$Incorrecto. El Kriptón tiene Z=36, superando al número atómico del Hierro.
• C) $[Ar] 3d^8$Incorrecto. Se omitieron los 2 electrones en el subnivel 4s.
• D) $[Ar] 4s^2 3d^6$Correcto. El Argón cubre 18 electrones. Sumando 4s^2 3d^6 completamos los 26 electrones del hierro.

Respuesta correcta: A) $n = 3$ y $l = 1$

• A) $n = 3$ y $l = 1$Correcto. El nivel principal es n=3. Para el subnivel tipo p, el número cuántico azimutal l=1.
• B) $n = 3$ y $l = 0$Incorrecto. l=0 corresponde a subniveles tipo s.
• C) $n = 4$ y $l = 2$Incorrecto. l=2 corresponde a subniveles tipo d.
• D) $n = 3$ y $l = 3$Incorrecto. El valor máximo de l es n-1 = 2.

Respuesta correcta: B) En la cantidad de neutrones: Carbono-12 tiene 6 neutrones y Carbono-14 tiene 8 neutrones.

• A) En la cantidad de protones: Carbono-14 tiene 8 protones y Carbono-12 tiene 6 protones.Incorrecto. Si cambiara el número de protones cambiaría la identidad del elemento químico (sería Oxígeno).
• B) En la cantidad de neutrones: Carbono-12 tiene 6 neutrones y Carbono-14 tiene 8 neutrones.Correcto. Ambos poseen Z=6 protones por ser carbono, pero difieren en 2 neutrones (12-6=6 vs 14-6=8).
• C) En la cantidad de electrones de valencia.Incorrecto. Los isótopos neutros poseen idéntica configuración electrónica.
• D) Carbono-14 no posee protones en su núcleo.Incorrecto. Todos los núcleos atómicos estables o inestables de carbono poseen 6 protones.

Respuesta correcta: D) Un electrón despareado en cada uno de los tres orbitales p con espines paralelos.

• A) Dos electrones apareados en el primer orbital p, uno en el segundo y ninguno en el tercero.Incorrecto. Incumple la regla de Hund al aparear electrones antes de semi-llenar todos los orbitales disponibles.
• B) Tres electrones apareados en el mismo orbital $2p_x$.Incorrecto. Violaría además el principio de exclusión de Pauli (máximo 2 electrones por orbital).
• C) Los tres electrones permanecen fuera de la capa $n=2$.Incorrecto. Ocupan el nivel de valencia $n=2$.
• D) Un electrón despareado en cada uno de los tres orbitales p con espines paralelos.Correcto. La regla de Hund exige semi-llenar primero los orbitales degenerados con espines paralelos para minimizar la repulsión electrónica.

Respuesta correcta: B) $7.5 \times 10^{14}\text{ Hz}$

• A) $1.2 \times 10^{15}\text{ Hz}$Incorrecto. Multiplicación errónea de la velocidad por la longitud de onda.
• B) $7.5 \times 10^{14}\text{ Hz}$Correcto. De c = lambda
  u \implies
  u = c / lambda = (3 \times 10^8) / (4 \times 10^{-7}) = 7.5 \times 10^{14}\text{ Hz}.
• C) $7.5 \times 10^{10}\text{ Hz}$Incorrecto. Conversión decimal errónea de nanómetros a metros.
• D) $3.0 \times 10^{8}\text{ Hz}$Incorrecto. Confunde la frecuencia con la velocidad de la luz c.

Respuesta correcta: A) Porque ambas poseen exactamente la misma cantidad de electrones (10 electrones en total) y la misma configuración electrónica ($1s^2 2s^2 2p^6$).

• A) Porque ambas poseen exactamente la misma cantidad de electrones (10 electrones en total) y la misma configuración electrónica ($1s^2 2s^2 2p^6$).Correcto. Al perder 2 electrones, el Mg^{2+} queda con 12 - 2 = 10 electrones, igualando al Ne neutro (10 electrones).
• B) Porque tienen el mismo número de masa atómica $A$.Incorrecto. Tienen diferente masa y composición nuclear.
• C) Porque ambas pertenecen al mismo grupo de la tabla periódica.Incorrecto. El magnesio es alcalinotérreo y el neón es un gas noble.
• D) Porque ambas emiten fotones alfa con la misma energía.Incorrecto. Las propiedades químicas e isoelectricidad dependen de los electrones.

Respuesta correcta: D) Es imposible conocer simultáneamente y con precisión absoluta la posición ($\Delta x$) y el momento lineal ($\Delta p$) de un electrón.

• A) El electrón se mueve en órbitas circulares planas perfectamente definidas alrededor del núcleo.Incorrecto. Esta idea determinista pertenece al modelo clásico de Bohr superado por la mecánica cuántica.
• B) La carga del electrón disminuye progresivamente a medida que aumenta su velocidad.Incorrecto. La carga eléctrica fundamental es una constante física invariable.
• C) Los neutrones se transforman espontáneamente en fotones al medir su posición.Incorrecto. El principio no establece transmutación de masa en fotones por medición.
• D) Es imposible conocer simultáneamente y con precisión absoluta la posición ($\Delta x$) y el momento lineal ($\Delta p$) de un electrón.Correcto. La naturaleza dual de la materia impone un límite intrínseco al conocimiento simultáneo de posición y momento.

Respuesta correcta: C) Porque dos electrones en un mismo átomo no pueden tener los cuatro números cuánticos idénticos; por ende, en un orbital deben tener espines opuestos (+1/2 y -1/2).

• A) Porque los electrones del mismo orbital se atraen magnéticamente si tienen el mismo espín.Incorrecto. Espines iguales generan repulsión por el principio de exclusión.
• B) Porque el nivel n=1 no posee suficiente espacio geométrico.Incorrecto. El principio aplica a todos los orbitales de todos los niveles.
• C) Porque dos electrones en un mismo átomo no pueden tener los cuatro números cuánticos idénticos; por ende, en un orbital deben tener espines opuestos (+1/2 y -1/2).Correcto. Principio de Exclusión de Pauli: un orbital puede alojar máximo dos electrones si difieren en el espín.
• D) Porque la carga del núcleo repele al tercer electrón fuera del átomo.Incorrecto. La restricción proviene de la naturaleza fermiónica y el principio de Pauli.

Respuesta correcta: D) $3.64 \times 10^{-10}\text{ metros}$ ($0.364\text{ nm}$)

• A) $1.20 \times 10^{-6}\text{ metros}$Incorrecto. Divisor mal multiplicado en el momento lineal.
• B) $5.50 \times 10^{-15}\text{ metros}$Incorrecto. Se omitió la masa en el denominador.
• C) $6.63 \times 10^{-34}\text{ metros}$Incorrecto. Confunde la constante de Planck con la longitud de onda.
• D) $3.64 \times 10^{-10}\text{ metros}$ ($0.364\text{ nm}$)Correcto. lambda = h / (m v) = 6.63 \times 10^{-34} / (9.1 \times 10^{-31} \times 2 \times 10^6) = 3.64 \times 10^{-10}\text{ m}.

Respuesta correcta: C) $[Ar] 4s^1 3d^5$, porque la condición de subnivel d semilleno otorga una estabilidad energética adicional por simetría de intercambio.

• A) $[Ar] 4s^2 3d^4$, según el llenado estricto por regla de las diagonales.Incorrecto. Esta configuración teórica es menos estable que la forma real promovida [Ar] 4s^1 3d^5.
• B) $[Ar] 3d^6$, destruyendo el subnivel 4s.Incorrecto. Los átomos de los metales de transición conservan al menos un electrón en la capa externa 4s.
• C) $[Ar] 4s^1 3d^5$, porque la condición de subnivel d semilleno otorga una estabilidad energética adicional por simetría de intercambio.Correcto. Promover un electrón del 4s al 3d logra dos subniveles con estabilidad especial: 4s^1 (semilleno) y 3d^5 (semilleno).
• D) $[Kr] 4s^1 3d^5$, utilizando el núcleo inerte del Kriptón.Incorrecto. El Kriptón (Z=36) sobrepasa el número atómico del cromo.

Respuesta correcta: A) La energía cinética máxima permanece exactamente constante, pero aumenta la cantidad de electrones emitidos por segundo.

• A) La energía cinética máxima permanece exactamente constante, pero aumenta la cantidad de electrones emitidos por segundo.Correcto. La energía cinética de los fotoelectrones depende de la frecuencia. La intensidad afecta la cantidad de fotones, no la energía individual.
• B) La energía cinética máxima se duplica instantáneamente.Incorrecto. La física clásica predecía esto, pero el efecto fotoeléctrico demostró que la energía depende únicamente de la frecuencia.
• C) Los electrones dejan de emitirse de inmediato.Incorrecto. La emisión persiste si la frecuencia supera la frecuencia umbral.
• D) Se reduce a la mitad por sobrecalentamiento.Incorrecto. La intensidad lumínica determina el flujo de fotones.

Respuesta correcta: D) $486\text{ nm}$ ($4.86 \times 10^{-7}\text{ m}$)

• A) $656\text{ nm}$Incorrecto. Corresponde a la transición de n=3 a n=2 (línea H-alfa).
• B) $121\text{ nm}$Incorrecto. Corresponde a la serie de Lyman (n=2 a n=1) en la zona ultravioleta.
• C) $912\text{ nm}$Incorrecto. Corresponde al límite de la serie de Lyman.
• D) $486\text{ nm}$ ($4.86 \times 10^{-7}\text{ m}$)Correcto. Ecuación de Rydberg: 1/lambda = R_H (1/2^2 - 1/4^2) = R_H (3/16) \implies lambda = 4.86 \times 10^{-7}\text{ m} = 486\text{ nm}.

Respuesta correcta: B) Representa la densidad de probabilidad de encontrar al electrón en una región específica del espacio tridimensional (concepto de orbital).

• A) Determina la trayectoria elíptica exacta descrita por el electrón.Incorrecto. La mecánica cuántica abandona el concepto determinista de trayectoria exacta.
• B) Representa la densidad de probabilidad de encontrar al electrón en una región específica del espacio tridimensional (concepto de orbital).Correcto. Born estableció que |psi|^2 dV mide la probabilidad espacial de localizar al electrón en una región del espacio alrededor del núcleo.
• C) Cuantifica la carga eléctrica destruida durante la oscilación.Incorrecto. La carga del electrón permanece constante.
• D) Expresa la fuerza de gravedad entre el electrón y el protón.Incorrecto. |psi|^2 es una densidad de probabilidad, no una fuerza dinámica.

Respuesta correcta: D) $(n=2, l=2, m_l=0, m_s=+1/2)$

• A) $(n=3, l=1, m_l=-1, m_s=-1/2)$Incorrecto. Juego válido que corresponde a un electrón en el subnivel 3p.
• B) $(n=1, l=0, m_l=0, m_s=+1/2)$Incorrecto. Juego válido para un electrón en el orbital 1s.
• C) $(n=4, l=2, m_l=-2, m_s=-1/2)$Incorrecto. Juego válido para un electrón en el subnivel 4d.
• D) $(n=2, l=2, m_l=0, m_s=+1/2)$Correcto. El número cuántico azimutal l solo puede tomar valores enteros desde 0 hasta n-1. Para n=2, el valor máximo de l es 1 (subniveles s y p). l=2 es imposible.

Respuesta correcta: D) El número cuántico magnético ($m_l$), que cuantifica la orientación espacial de las órbitas y remueve la degeneración energética al aplicar un campo magnético.

• A) El número cuántico principal ($n$).Incorrecto. n determina la energía principal en ausencia de campos externos.
• B) El número cuántico azimutal ($l$) exclusivamente.Incorrecto. l define la forma del subnivel y el momento angular de órbita.
• C) La masa del protón en el núcleo.Incorrecto. La masa nuclear no responde con desdoblamientos magnéticos espectrales típicos del efecto Zeeman.
• D) El número cuántico magnético ($m_l$), que cuantifica la orientación espacial de las órbitas y remueve la degeneración energética al aplicar un campo magnético.Correcto. En presencia de un campo magnético, los orbitales con igual l pero diferente m_l adquieren niveles de energía ligeramente distintos, desdoblando las líneas espectrales.

Respuesta correcta: D) Porque al remover el primer electrón desaparece la repulsión electrón-electrón, y el segundo electrón experimenta la carga nuclear efectiva completa (+2) sin apantallamiento.

• A) Porque el segundo electrón pertenece al nivel principal n=2.Incorrecto. Ambos electrones del helio neutro residen en el mismo nivel n=1.
• B) Porque la masa del núcleo disminuye tras la primera ionización.Incorrecto. La masa nuclear se mantiene inalterada.
• C) Porque la constante de Planck cambia tras retirar un electrón.Incorrecto. Las constantes universales no varían con el estado de ionización atómica.
• D) Porque al remover el primer electrón desaparece la repulsión electrón-electrón, y el segundo electrón experimenta la carga nuclear efectiva completa (+2) sin apantallamiento.Correcto. En el catión He^+, la atracción de los 2 protones sobre el único electrón restante no sufre apantallamiento, reteniendo al electrón con mucha mayor energía.