Prof. Jorge Rojo Carrascosa

Transcripción

1 Asignatura: FÍSICA Y QUÍMICA EJERCICIOS DE AMPLIACIÓN - SOLUCIONES Fecha finalización: Martes, 12 de abril de 2011 Nombre y Apellidos JRC 1 En qué consiste el enlace químico? Comenta todo lo que sepas del enlace covalente. El enlace químico entre los distintos átomos se realiza a través de fuerzas de atracción eléctricas entre los electrones de cada uno de ellos y los núcleos de los otros. Cediendo, captando o compartiendo electrones de la última capa los elementos alcanzan una mayor estabilidad y rebajan su energía dando lugar a sustancias compuestas. Se produce por combinación de elementos no metálicos entre sí o entre elementos no metálicos y el hidrógeno. El enlace se produce por comparticón de electrones entre los átomos implicados en el enlace, las moléculas formadas son agrupaciones de dos o n átomos, siendo n pequeño. La estabilidad se produce cuando ambos átomos tienen 8 electrones (o dos para el Hidrógeno) en la capa externa. Mediante el enlace covalente se forman moléculas o redes cristalinas. Las moléculas pueden encontrarse en estado gaseoso (O 2, N 2, CH 4, NH 3,... ), líquido (H 2 O, Br 2,... ) o sólido (I 2, C 6 H 12 O 6,... ). Sus puntos de fusión y ebullición son bajos y su solubilidad (excepto el agua) es elevada en disolventes orgánicos. Su conductivudad es nula ya que no tienen cargas eléctricas netas. Las redes cristalinas como el diamante o cuarzo se presentan en forma sólida y tienen altos puntos de fusión y ebullición, son duros, generalmente insolubles y malos conductores de la electricidad. 2 Escribe la configuración electrónica (notación espectral) de los siguientes elementos: Cu, Br, Rb y Al. La distribución electrónica de un elemento en su estado fundamental viene dado por el principio de Aufbau, esto es, los electrones entran en el átomo en los distintos orbitales de energía ocupando primero los de menor energía. El diagrama de Mouller nos da el orden de energía de los orbitales, así Cu (Z=29) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 1

2 Br (Z=35) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 Rb (Z=37) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 5s 1 Al)(Z=13) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Si nos fijamos en el Cu, esté tiene una configuración electrónica no esperada, esto es así por que se confiere una menor energía teniendo completos los orbitales d. 3 Halla el número de oxidación de cada uno de los elementos que forman los siguiente compuestos: Para resolver este ejercicio es necesario conocer los números de oxidación de los elementos o iones principales que forman el compuesto, por ejemplo, para el caso de los hidruros metálicos el elemento principal es el hidrógeno y este siempre lleva número de oxidación +1. En los compuestos oxoácidos, el hidrógeno y el oxigeno van siempre con números de oxidación +1 y -2 respectivamente. Para los hidróxidos, el ión hidróxido (OH) va con valencia -1 y en las oxisales, el ión principal llevara la carga correspondiente de hidrógenos eliminados de su oxoácido correspondiente, HClO x + 4 ( 2) = 0 x(número de oxidación Cl) = +7 Ca(NO 3 ) (x + 3 ( 2)) (2) = 0 x(número de oxidación N) = +5 H 2 SO x + 4 ( 2) = 0 x(número de oxidación S) = +6 DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 2

3 Li(OH) 1 + x + 1 = 0 x(número de oxidación O) = 2 4 Indica qué propiedades tienen los elementos metálicos y los no metales. Haz un esquema del sistema periódico indicando los diferentes grupos y donde se encuentran los metales, semimetales y los no metales. PROPIEDADES DE LOS METALES BRILLO CARACTERÍSTICO SÓLIDOS A Ta AMBIENTE (excepto Hg) T a DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN ELEVADAS CONDUCTORES DEL CALOR Y LA ELECTRICIDAD DÚCTILES Y MALEABLES PROPIEDADES DE LOS NO METALES NO POSEEN BRILLO A T a AMBIENTE PUEDEN SER SÓLIDOS, LÍQUIDOS O GASES T a DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN BAJOS NO CONDUCEN EL CALOR NI LA ELECTRICIDAD FRÁGILES Ver apuntes para la representación de los distintos elementos dentro deñl sistema periódico. 5 Responde a las siguientes preguntas: Qué representa cada uno de los números cúanticos en un orbital atómico? El número cuántico principal, n, representa el nivel energético donde se encuentra el electrón, el número cuántico azimutal o secundario o de momento angular, l, representa la forma del orbital y el subnivel energético en donde está el orbital, el número cuántico magnético, m l, describe la orientación del orbital en el espacio y por último, el número cuántico de spin representa el giro del electrón sobre su propio eje. Qué elemento tiene un mayor caracter metálico, Br, O ó Te? Recordar que el caracter metálico aumenta de izquierda a derecha en los periódos y de arriba abajo en los grupos, por tanto, para estos tres elementos el Teluro será el que tiene un mayor carácter metálico. DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 3

4 Escribe los números cuánticos correspondientes al nivel energético n=4 y escribe el correspondiente orbital atómico al que da lugar cada trio de números cuánticos. Siguiendo las reglas por las que pueden tomar distintos valores los números cuánticos, nos encontramos con: n l m l Orbital s 1-1,0,1 4p 1, 4p 0, 4p 1 2-2,-1,0,1,2 4d 2, 4d 1, 4d 0, 4d 1, 4d 2 3-3,-2,-1,0,1,2,3 4f 3, 4f 2, 4f 1, 4f 0, 4f 1, 4f 2, 4f 3 Con qué número de oxidación actúa el hidrógeno en los hidruros? En los hidruros metálicos y remarco metálicos, el hidrógeno actúa con número de oxidación -1. Recordar que en los hidruros no metálicos el hidrógeno lleva número de oxidación Explica como se nombran y como se formulan los óxidos. Pon tres ejemplos de ellos. Los óxidos son combinaciones del oxígeno con los demás elementos. El número de oxidación del oxígeno es -2. Cuando se combina con los metales se habla de óxidos básicos y cuando lo hace con los no metales se dice que son óxidos ácidos, pero en cualquier caso, el oxígeno siempre se pone a la derecha, es decir, si es un metal tendremos M 2 O m y si es un no metal tendremos X 2 O x, dode M es el metal, m es el número de oxidación del metal, X es el no metal, x es el número de oxidación del no metal y O es el oxigeno. Siempre que se pueda se tienen que simplificar los subíndices. Los óxidos básicos tienen tres nomenclaturas. En la nomenclatura tradicional se nombra con la palabra óxido seguido de la preposición de y el nombre o raiz latina del metal terminado en ico cuando éste se combine con el número de oxidación mayor o en oso cuando actúa con el menor. En la nomenclatura de Stock, se nombran con la palabra óxido seguido de la preposición de y a continuación el nombre del metal seguido entre parentesis y en números romanos del número de oxidación con el que actua. Por último, la nomenclatura sistemática es identica a la de Stock pero se utiliza los prefijos di-, tri-, tetra-,... para nombrar el número de átomos de oxígeno que existen en la molécula y se elimina entonces el paréntesis que indica con que número de oxidación esta el metal. DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 4

5 Los óxidos ácidos también tienen tres nomenclaturas que son identicas a la de los óxidos básicos. Sin embargo, hay que tener en cuenta que los elementos no metalicos tienen un mayor número de números de oxidación, por tanto, hay que seguir una serie de reglas para los prefijos y sufijos en la nomenclatura tradicional. Si el elemento tiene 2 números de oxidación, el menor se nombra con -oso y el mayor con -ico; si tiene 3 números de oxidación el orden sería hipo- -oso, -oso e -ico y si tiene 4 números de oxidación el orden a seguir es hipo- -oso, -oso, -ico, per- -ico. CaO Óxido Cálcico ; Óxido de calcio ; Óxido de calcio Cu 2 O Óxido cuproso ; Óxido de cobre (I) ; Óxido de dicobre CO 2 Óxido carbónico ; Óxido de carbono (IV) ; Dióxido de carbono Cl 2 O 7 Óxido perclorico ; Óxido de cloro (VII) ; Heptaóxido de dicloro 7 Completa el siguiente cuadro. Elemento Z A N o neutrones N o protones N o electrones 4 2He Li N Cl Ca Cr Si Tenemos que tener en cuenta dos cosas para resolver la tabla, la primera la relación entre los números másico, atómico (que es el número de protones) y el número de neutrones, esto es, A = Z + N. Y segundo, que cuando tenemos un ión, el número de electrones disminuye o aumenta, en número igual a la carga que tiene el elemento respecto a su número de protones, según sea un catión o anión. 8 Representa el diagrama de Lewis de las diferentes moléculas: O 2, CCl 4, HCN. En cada uno de ellos nombra si forman un enlace simple, doble o triple. Para hacer una representación de Lewis hay que conocer cuales son los electrones de valencia de cada átomo implicado en el enlace. Entonces O 2 (Z O = 8) 1s 2 2s 2 2p 4 DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 5

6 O O CCl 4 (Z Cl = 17) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ; (Z C = 6) 1s 2 2s 2 2p 2 Cl Cl C Cl Cl HCN Esta molécula se estudiará con mayor detalle en química orgánica. (Z H = 1) 1s 1 ; (Z C = 6) 1s 2 2s 2 2p 2 ; (Z N = 7) 1s 2 2s 2 2p 3 H C N 9 Nombra los siguentes compuestos en el siguiente orden, nomenclatura tradicional, Stock y sistemática: 1. HIO Ácido hipoyodoso ; Ácido monoxoyódico (I) ; Monoxoyodato (I) de hidrógeno 2. H 2 CO 3 Ácido carbónico ; Ácido trioxocarbónico (IV) ; trioxocarbonato (IV) de hidrógeno 3. AuI Yoduro auroso ; Yoduro de oro (I) ; Monoyoduro de oro 4. HMnO 4 Ácido permangánico ; Ácido tetraoxomangánico (VII) ; Tetraoxomanganato (VII) de hidrógeno DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 6

7 5. Cu(OH) 2 Hidróxido cuprico ; Hidróxido de cobre (II) ; Dihidróxido de cobre 6. K 2 O 2 Peróxido potásico ; Peróxido de potasio ; Dióxido de dipotasio 7. HBrO 4 Ácido perbrómico ; Ácido tetraoxobromico (VII) ; Tetraoxobromato (VII) de hidrógeno 8. CoF 3 Fluoruro cobaltico ; Fluoruro de cobalto (III) ; trifluoruro de cobalto 9. Fe(OH) 3 Hidróxido ferrico ; Hidróxido de hierro (III) ; Trihidróxido de hierro 10. MgS Sulfuro magnesico ; Sulfuro de magnesio ; Sulfuro de magnesio 11. Fe 2 O 3 Óxido férrico ; óxido de hierro (III) ; trióxido de dihierro 12. Cl 2 O Anhídrido hipocloroso ; Óxido de cloro (I) ; Óxido de dicloro 13. CaH 2 Hídruro Cálcico ; Hídruro de calcio ; Hidruro de calcio 14. HBr Ácido bromhídrico ; Bromuro de hidrógeno ; Bromuro de hidrógeno 15. CoCO 3 Carbonato cobáltoso ; Trioxocarbonato(IV) de cobalto(ii) 10 Escribe la fórmula química de los siguientes compuestos: DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 7

8 1. Trioxoyodato(V) de hidrógeno HIO 3 2. Peróxido de sodio Na 2 O 2 3. Ácido yodoso HIO 2 4. Sulfuro cobaltoso CoS 5. Hidróxido cuproso Cu(OH) 6. Bromito aúrico Au(BrO 3 ) 3 7. Ácido teluroso H 2 TeO 3 8. Bromuro férrico FeBr 3 9. Monoxoyodato(I) de cobalto(iii) Co(IO) Trihidróxido de aluminio Al(OH) Óxido de nitrogeno (I) N 2 O 12. Óxido cálcico CaO 13. Hidruro de Niquel (III) NiH Ácido clorhídrico HCl 15. Sulfato de hierro (III) Fe 2 S 3 DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 8