Quimica

NOMBRE: TEMA:2. ESTRUCTURA DE LA MATERIA

BOLETÍN nº 2.1 FECHA: 2008.11.03

R. CHANG y W. COLLEGE. QUÍMICA. Ed. McGraw Hill. Colombia. 2002.

2.1. La unidad de longitud en SI es el metro, que se define como una longitud igual a 1650763,73 longitudes de onda de la luz emitida por una transición de energía particular de los átomos de kriptón. Calcule la frecuencia de la luz con tres cifras significativas. (7.12. S.: 4,95x1014/s) 2.2. El color azul del cielo se debe a la dispersión de la luz solar por las moléculas del aire. La luz azul tiene una frecuencia de unos 7,5 x 1014Hz. a) Calcule la longitud de onda en nm, asociada a esta radiación; b) calcule la energía, en joules, de un solo fotón asociado a esta frecuencia. (7.16. S.: 4,0x102nm; 5,0x10-19J) 2.3. Un electrón de un átomo de hidrógeno experimenta una transición desde un estado energético de número cuántico principal ni, al estado n = 2. Si el fotón emitido tiene una longitud de onda de 434nm, ¿cuál es la magnitud de ni? R = 10967757,6 m-1(7.34. S.: 5) 2.4. Enumere los subniveles y orbitales asociados al número cuántico principal n, si su valor es 6. (7.60. S.: 6s,6p,6d,6f,6g y 6h) 2.5. Una bola rápida lanzada por un pitcher se ha cronometrado en unas 100mph. a) Calcule la longitud de onda (en nm) de una pelota de béisbol de 0,141kg a esta velocidad; b) ¿Qué longitud de onda tendría un átomo de hidrógeno a la misma velocidad? (1 milla = 1609m) (7.100. S.: 1,05x10-25nm; 8,86nm) 2.6. Se ha sugerido que la fotodisociación del agua: H2O(l) + hν  H2(g) + O2(g) puede ser una fuente de hidrógeno. El ∆Hºreacción para la reacción, calculado a partir de los datos termoquímicos es de 285,8kJ por mol de agua transformada. Calcule la máxima longitud de onda (en nm) que aportaría la energía suficiente. En principio, ¿sería factible utilizar la luz solar como fuente de energía para este proceso? (7.104. S.: 419nm. En principio si, en la práctica no) 2.7. Solo una fracción de la energía eléctrica suministrada a una lámpara de wolframio se convierte en luz visible. El resto de la energía aparece como radiación infrarroja (es decir calor). Una bombilla de 75 W transforma en luz visible el 15% de la energía que recibe (suponiendo que la longitud de onda es de 550nm) ¿Cuántos fotones emite la bombilla por segundo? (7.106. S.: 3,0x1019 fotones) 2.8. Se llevó a cabo un experimento fotoeléctrico aplicando por separado un láser de 450nm (luz azul) y otro de 560nm (luz amarilla) sobre una superficie metálica limpia y midiendo la cantidad de electrones liberados y su energía cinética. ¿Qué luz generaría más electrones? ¿Cuál liberaría electrones de mayor energía cinética? Suponga que con cada luz láser se aplica la misma cantidad de energía a la superficie del metal y que sus frecuencias superan la frecuencia umbral. (7.112. S.: amarilla más electrones, azul más energía cinética) 2.9. Agrupe las especies químicas que son isoelectrónicas: Be 2+, F-, Fe2+, N3-, He, S2-, Co3+, Ar. (8.32. S.: Be2+ y He; F- y N3-; Fe2+ y Co3+; S2-y Ar) 2.10. Coloque los siguientes iones en orden creciente de radio iónico: N3-, Na+, F-, Mg2+, O2-. (8.44. S.: Mg2+< Na+ < F-< O2- < N3-) 2.11. ¿Por qué los elementos del grupo 11 son mas estables que los del grupo 1 a pesar de que ambos parecen tener la misma configuración electrónica externa, ns1, donde n es el número cuántico principal del último nivel? (8.68. S.: Los del grupo 11 tienen energía de ionización mayor por un apantallamiento incompleto de los electrones d internos)

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2.12. Ordene las siguientes especies isoelectrónicas en orden de: a) radio iónico creciente; b) energía de ionización creciente: O2-; F-; Na+; Mg2+ (8.76. S.: a) Mg2+< Na+< F-< O2-; b) O2-< F-< Na+< Mg2+) 2.13. El ion H- y el átomo de He tienen dos electrones 1s cada uno. ¿Cuál de las dos especies es mayor? Explique. (8.88. S.: H-) 2.14. ¿Cuál es la afinidad electrónica del ion Na+? (8. 104. S.: 495,9kJ7mol) 2.15. En general, el radio atómico y la energía de ionización tienen tendencias periódicas opuestas. ¿Por qué? (8.116. S.: carga nuclear efectiva mayor, radio menor y EI mayor) 2.16. Prediga el número atómico y la configuración electrónica fundamental del siguiente miembro de los metales alcalinos, después del francio. (8.124. S.: Z = 119) 2.17. Las cuatro primeras energías de ionización de un elemento son aproximadamente 738, 1450, 7,7x103 y 1,1x104 kJ/mol. ¿A qué grupo periódico pertenece este elemento? ¿Por qué? (8.126. S.: grupo 2)  PROPUESTAS DE LAS PRUEBAS DE ACCESO. TEMA 2, ESTRUCTURA DE LA MATERIA.

2.18. Dados los átomos e iones siguientes: ion cloruro, ion sodio y neón, a) Escribir su configuración electrónica; b) Justificar cual de ellos tendrá radio mayor; c) Razonar a cual de ellos será más fácil arrancarle un electrón. (G*. Jun. 05) 2.18. Dados los iones Cl- y K+: a) Escriba sus configuraciones electrónicas e indique los posibles números cuánticos de sus electrones mas externos; b) Razone cual de ellos tendrá mayor radio. (G*. Sep. 05) 2.19. Razone las respuestas. Considere la configuración electrónica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2; a) ¿A qué elemento corresponde?; b) ¿Cuál es su situación en el Sistema Periódico?; c) Indique los valores de los números cuánticos del último electrón; d) Nombre dos elementos cuyas propiedades sean semejantes a éste. (G*. Jun. 04) 2.20. De cada una de las siguientes parejas de elementos: Li y B; Na y Cs; Si y Cl; C y O; Sr y Se, indique razonadamente qué elemento (dentro de cada pareja) tendrá: a) mayor radio atómico; b) mayor potencial de ionización; c) mayor afinidad electrónica; d) mayor electronegatividad; e) mayor carácter metálico. (G*. Sep. 04) 2.21. a) ¿Puede haber en un mismo átomo electrones de números cuánticos (2, 1, -1, ½); (2, 1, 0, -½) ; (2, 1, -1, -½ ) ; (2, 1, 0, ½)? ¿En qué principio se basa? b) Indique el nivel de energía y el orbital al que pertenecen los dos primeros electrones del apartado anterior; c) ¿Qué se entiende por estructura fundamental de un átomo?; la estructura 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4p1, ¿es fundamental? ¿por qué? Razone las respuestas. (G*. Sep. 03) 2.22. a) Razone cuál de los dos iones que se indican tiene mayor radio iónico: Na + y Al3+; b) ¿Cuántos electrones puede haber con n = 3 en un mismo átomo? ¿En qué principio se basa? (G*. Jun. 02) 2.23. a) Indique el significado de los números cuánticos que caracterizan a un electrón; b) Escriba los cuatro números cuánticos correspondientes a cada uno de los electrones 2p del átomo de carbono. (G*. Sep. 02) 2.24. El hierro forma dos cationes estables con estado de oxidación +2 y +3. Cuáles serán las configuraciones electrónicas completas de dichos cationes?¿ Y en forma abreviada? Razónalo. (G*. Sep. 99)

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2.25. El primero y el segundo potencial de ionización para el átomo de Litio son, respectivamente, 520 y 7300kJ/mol. Razona: a) La gran diferencia que existe entre ambos valores de energía; b) ¿Qué elemento presenta la misma configuración electrónica que la primera especie iónica?; c) ¿Cómo varía el potencial de ionización para los elementos del mismo grupo? (G*. Jun. 01) 2.26. Las energías de ionización sucesivas para el berilio (Z = 4), dadas en eV, son EI1 = 9,3; EI2 = 18,2; EI3 = 153,4. a) Defina “primera energía de ionización” y representa el proceso mediante la ecuación química correspondiente; b) justifique el valor tan alto de la tercera energía de ionización. (Madrid, Junio 2002) 2.27. Sabiendo que los números atómicos del argón y del potasio son 18 y 19 respectivamente, razone sobre la veracidad de las siguientes afirmaciones: a) el número de electrones de los iones K+ es igual al de los átomos neutros del gas argón; b) el número de protones de los iones 39K+ es igual al de los átomos 40Ar; c) los iones K+ y los átomos de argón no son isótopos; d) el potasio y el argón tienen propiedades químicas distintas. (Aragón, Jun 04) 2.28. Considere los elementos de números atómicos 4, 11, 17 y 33; a) Escriba la configuración electrónica señalando los electrones de la capa de valencia; b) Indique a qué grupo del sistema periódico pertenece cada elemento y si son metales o no metales; c) ¿Cuál es el elemento más electronegativo y cuál el menos electronegativo; d) ¿Qué estados de oxidación serán los mas frecuentes para cada elemento? (Madrid, Jun. 04) 2.29. Indicar Y justificar en cada caso, el elemento químico que se corresponde con la característica reseñada: a) Es el elemento del grupo del nitrógeno que presenta mayor carácter metálico; b) Es el elemento del grupo del nitrógeno que presenta mayor Energía de Ionización; c) Es el elemento cuyo ion dipositivo posee la configuración electrónica [Ar] 4s2. (Castilla y León, Jun. 04) 2.30. Conteste a los siguientes apartados: a) Enuncie el Principio de exclusión de Pauli y analice las consecuencias que se deriven del mismo; b) Enuncie el Principio de Indeterminación de Heisenberg; c) Defina qué es un orbital atómico. (Castilla y León, Jun. 05) 2.31. En el Sistema Periódico se encuentran en la misma columna los elementos cloro, bromo y yodo colocados en orden creciente de su número atómico. Si el nº atómico del cloro es 17: a) Escriba la configuración electrónica de los tres elementos; b) Defina el primer potencial de ionización de un elemento químico y asigne a cada uno de los tres elementos el potencial de ionización que pueda corresponderle de entre los siguientes: 10,4; 11,8; 13,1 eV; c) Defina que es afinidad electrónica. (Castilla y León, Sep. 05) 2.32. Justifique de modo razonado, si puede existir en un átomo electrones cuyos n os cuánticos (n, l, m, ms) sea: A) (2, -1,1, ½); B) (2, 1, -1, ½); C) (1, 1, 0, -½); D ( 3, 1, 2, ½); b) Justifique cómo varía el Potencial de Ionización para los elementos del grupo de los metales alcalinos; c) ¿Qué elemento presenta la misma configuración electrónica que el ion Na+ . (Para Na, Z = 11) (Castilla y León, Jun. 06) 2.33. a) Escriba las configuraciones electrónicas de las especies químicas en su estado fundamental: O2-, Na+, Ar, Cl- y Mn; b) Identifique, justificando las respuestas, las especies isoelectrónicas si las hay, y las que tienen electrones desapareados. Datos: Números Atómicos: O = 8; Na = 11; Cl = 17; Ar =18; Mn = 25. (Castilla y León, Sep. 06) 2.34. Dados tres elementos del Sistema Periódico: A, B y C cuyos nos atómicos respectivos son 8m 16 y 19, a) Escriba su configuración electrónica, indique cuál de ellos presentará el valor mayor del 1er potencial de ionización; b) Señale el tipo de enlace y aporte dos propiedades características de los posibles compuestos entre A y B. (Castilla y León, Sep. 06)

EXPERIENCIAS DE LABORATORIO DE QUÍMICA. P-1. PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES DE ÁCIDOS, BASES Y SALES PARTIENDO DE PRODUCTOS COMERCIALES. P-1.1. ¿Cómo prepararía en el laboratorio 500 mL de disolución de hidróxido de sodio 0,1 M a partir de producto puro (sólido en lentejas)? Haga los cálculos y explique el material y el procedimiento. ¿Cuántos gramos y cuantos moles de hidróxido de sodio existirán por litro de disolución preparada? (G*. Sep. 04) P-1.2. Describir (material, cálculos y procedimiento) como se prepararía en el laboratorio 100 mL de disolución 0,5M de HCl a partir de la disolución comercial (37,5% en peso y densidad 1,19g/mL. (G*. Jun 03) P-1.3. ¿Cómo prepararía 1L de disolución 0,5M de NaOH a partir de producto comercial en lentejas? Una vez obtenida la disolución anterior ¿cómo prepararía 250 mL de NaOH 0,1M. Haga los cálculos correspondientes, describa el material y el procedimiento. (G*. Sep. 03) P-1.4. Describa el material de laboratorio y el procedimiento adecuado para preparar 0,5 litros de disolución 0,1M de ácido clorhídrico a partir de Ácido clorhídrico de riqueza 40% en peso y densidad 1,2g/mL. (G*. Sep. 02)