Química (209) Ejercicios resueltos

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1 Química (209) Ejercicios resueltos OBJETVO 1 1. Cuál elemento de cada par tiene el potencial de ionización más bajo?: a) K, Ca b) O, Se Según la Tabla Periódica, la tendencia del potencial de ionización obedece a: En un grupo de arriba hacia abajo: disminuye En un grupo de izquierda a derecha aumenta. Por lo tanto, el orden es de menos a mayor: K Ca Se O El elemento K del par K, Ca tiene el potencial de ionización más bajo 2. Para el elemento nitrógeno (Z=7), haga la distribución electrónica del átomo aplicando el principio de excusión de Pauli y la regla de und. El número atómico del nitrógeno es 7, lo cual indica que tiene 7 electrones. Su distribución electrónica es: 1s 2 2s 2 2p 3. Si se representa por una caja de los orbitales en cada uno de los subniveles y recordando que de acuerdo con el Principio de Pauli no se pueden colocar más de dos electrones en cada orbital, la distribución será: Subnivel 1s ( ) 1 orbital Subnivel 2s ( ) 1 orbital Subnivel 2p ( ) ( ) ( ) 3 orbitales 2p x 2p y 2p z La distribución en los 5 orbitales es: 1s 2 2s 2 2px 1 2py 1 2pz 1 De acuerdo con el principio de exclusión de Pauli, en cada orbital sólo puede haber dos electrones con valores de spin contrarios. Los electrones solitarios en 2px, 2py y 2pz pueden

2 tener el mismo spin ( ) ya que difieren en el orbital. En cambio, para el orbital 2s lo espines son diferentes ( ) por estar en el mismo orbital. La regla de und de máxima multiplicidad no permite escribir para el subnivel 2p una distribución como esta: 2px 2 2py 1, o ( ) ( ) ( ), es decir, se debe colocar una flecha en cada caja antes de colocar dos en la misma. 3. El elemento fósforo y el elemento calcio tienen número atómico 15 y 20, respectivamente. dentifique a cuál grupo y periodo de la tabla periódica pertenecen. El periodo al que pertenece un elemento se puede obtener de su configuración electrónica, puesto que el número del periodo representa el número de niveles y es igual al mayor coeficiente que aparece en la configuración. a) La configuración electrónica del fósforo es 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3. El mayor coeficiente es 3, o sea que el fósforo pertenece al periodo 3. La configuración termina en p3, lo cual indica que el fósforo pertenece al grupo V. b) La configuración electrónica del calcio es 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2. El mayor coeficiente es 4, o sea que el calcio pertenece al periodo 4. La configuración termina en s 2, lo que indica que pertenece al grupo A (los alcalino-térreos). 4. Llene los espacios en blanco de la siguiente tabla (use la tabla periódica cuando sea necesario) Símbolo Protones Electrones Neutrones Número de masa Número atómico 174 Yb Símbolo Protones Electrones Neutrones Número de masa Número atómico 174 Yb

3 141 Pr Ru Determine la valencia del elemento cuyo número atómico es 36. El criptón es el elemento 36, figura en el grupo 0 y en el periodo 4. Su configuración electrónica es: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6. Es un gas noble, posee 8 electrones en la capa externa y por tanto, no tiene ninguna tendencia a la pérdida o ganancia de ellos. De ello se deduce que su valencia, al igual que en todos los gases nobles es Los elementos de transición Cu, Ag y Au presentan iones con carga 1+, siendo sus números atómicos 29, 47 y 79 respectivamente, Cuál es la razón? Porque pierden el único electrón que tienen el último orbital s ocupado. Cu (4s 1 ), Ag (5s 1 ), Au (6s 1 ). 29Cu: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 47Ag: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 1 79Au: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 6s 1 7. Tres elementos tienen de número atómico 19, 35 y 54 respectivamente. ndicar: a) Estructuras electrónicas b) Grupo y periodo al que pertenecen c) Cuál tiene mayor afinidad electrónica? d) Cuál tiene menor potencial de ionización? a y b) 19Z: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 (periodo 4, grupo 1) 35Z: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 (periodo 4, gupo 17) 54Z: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 (periodo 5, grupo 18)

4 c) El elemento Z=35 es el de mayor afinidad electrónica, es un halógeno (4s 2 4p 5 ) y necesita 1e - para adquirir la estructura de gas noble. Tiene pequeño volumen atómico y elevada carga nuclear. d) El elemento Z=19 es el de menor potencial de ionización, es un alcalino (4s 1 ), tiene un solo electrón en su último nivel y poco atraído por el núcleo por su elevado volumen atómico. 8. El cloro natural está compuesto de una mezcla de 75,53% de 35 Cl y 24,47% de 37 Cl. Estos tienen masas isotrópicas de 34,969 y 36,966 uma (unidad de masa atómica) respetivamente. Calcular la masa atómica promedio del cloro. La masa de cada isótopo se multiplica por su abundancia fraccional (se obtiene dividiendo por 100 el porcentaje). Luego se suman los resultados para obtener la masa atómica promedio. 35 CL (34,969)(0,7553) = 26,41 37 Cl (36,966)(0,2447) = 9,05 Total: 35,46 9. Sin consultar la tabla periódica, seleccionar de la siguiente lista los elementos que están localizados en el mismo grupo periódico y aquellos elementos que estén en el mismo periodo: 20 Ca, 16 S, 19 K, 56 Ba, 30 Zn, 34 Se, 4 Be. Be, Ca y Ba están en el grupo A. S y Se están en el grupo VA. Ca, K, Zn y Se están en el cuarto período. 10. Escriba la configuración electrónica para 16 S y 46 Pd, elementos que son diamagnéticos. 16S: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 46Pd: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d Sin consultar la tabla periódica, indique el grupo o período al que pertenecen los elementos de número atómico: 38 y 54 Z = 38: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 2

5 5º período (tiene 5 niveles energéticos) 2º grupo (en el último nivel tiene 2 electrones) Grupo A (En el último nivel incompleto subnivel p) Z = 54: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 5º período (tiene 5 niveles energéticos) Gas inerte (8 electrones en el nivel externo) 12. Compare las siguientes partes de elementos en cuanto a su radio atómico y su potencial de ionización: a. 20 y 38 b. 17 y 32 Z = 20: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 Z = 38: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 2 Z = 17: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Z = 35: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 Nº Elementos Radio atómico mayor Potencial de ionización mayor a b El elemento Z= 38 tiene 5 niveles mientras que el elemento Z=29 tiene 4 niveles, por tanto el radio atómico de Z=38 es mayor que Z=20. Referente al potencial de ionización, el elemento Z = 38 tiene menor número atómico 20, ya que un electrón de último nivel de Z = 38 es atraído con menos fuerza por el núcleo que en el caso de Z = 20, cuyos electrones están más cerca del núcleo. Lugo, para sacar un electrón de Z = 38 se necesita menos energía.

6 OBJETVO 2 1. La estructura básica del ácido acético que se muestra a continuación es correcta, pero algunos enlaces son incorrectos. a. dentifique los enlaces incorrectos y explique por qué no lo son. b. Escriba la estructura de Lewis correcta para el ácido acético. : O : = C C O a. Ni un átomo O presenta un octeto completo, ni un átomo de puede formar un doble enlace. b. : O : 2. Explique por qué la molécula de tetracloruro de carbono (CCl 4 ) es no polar y la molécula de agua es no polar. C C O La molécula 2 O es polar porque no es lineal. La molécula CCl 4 (forma tetraédrica) tiene enlaces polares pero la molécula es no polar debido a su estructura simétrica; los momentos de los enlaces C Cl se anulan mutuamente. 3. Sabiendo que en el ión amonio el átomo de nitrógeno está unido a cuatro átomos de hidrógeno, cómo será la fórmula de Lewis de este ión? N N

7 4. Escriba las estructuras de Lewis electrón-punto para cada uno de los siguientes compuestos covalentes: CO 2 y C : O = C = O :.. C :.. 5. Enumere los compuestos siguientes en orden de covalencia decreciente de sus enlaces: OC 2, SO 2, Cl, NaF, 2 S y 2 O. Datos: valores de electronegatividad para algunos elementos: C: 2,5; O: 3,5; N: 3,0; S: 2,5; : 2,1; Cl: 3,0; Na: 0,9; F: 4,0. Diferencia electronegatividad Porcentaje iónico Porcentaje covalente 0, ,0 1, ,0 0,4 4 96,0 3,1 91 9,0 1, ,0 Compuesto Diferencia electronegatividad Orden decreciente (%) 2 S (2,5 2,1) 96 Cl (3,0 2,1) 81 CO 2 (3,5 2,5) 78 SO 2 (3,5 2,5) 78 2 O (3,5 2,1) 61 NaF (4,0 0,9) 9 6. Escriba las estructuras de Lewis electrón-punto para cada uno de los siguientes enlaces covalentes: C 2 Cl 2 y AsCl 3

8 xx.. : Cl C C C : : Cl As Cl : : Cl : : Cl : Determine si los enlaces en los siguientes compuestos son iónicos o covalentes: a. 2 S b. KCl Para determinar si los enlaces son iónicos o covalentes, es necesario calcular la La diferencia en electronegatividades de los elementos que lo componen. Si la diferencia es menor a 2,0 el enlace se considera covalente. a. ay dos enlaces S en el sulfuro de hidrógeno ( 2 S). De la tabla periódica se tiene que la electronegatividad de es 2,1 y la de S es 2,5. La diferencia en electronegatividades es: (2,5 2,1) = 0,4. Como la diferencia es de solo 0,4 el enlace entre hidrógeno y azufre es covalente. b. La electronegatividad de K es 0,8 y la de Cl es 3,0. La diferencia en electronegatividades es: (3,0 0,8) = 2,2 Como la diferencia es de 2,2 el enlace entre potasio y cloro es iónico. 8. El sodio forma el ion Na + ; el oxígeno, el ion O = ; el calcio el ion Ca ++ ; y el flúor, el ion F. Justifique las cargas de los iones y escriba sus símbolos de Lewis. Na: Z = 11 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 11 e y 11 p + Na + 1s 2 2s 2 2p 6 10 e y 11 p + Ca: Z = 20 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 20 e y 20 p + Ca ++ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 18 e y 20 p + O: Z = 8 1s 2 2s 2 2p 4 8 e y 8 p + O = 1s 2 2s 2 2p 6 10 e y 8 p + F: Z = 9 1s 2 2s 2 2p 5 9 e y 9 p + F 1s 2 2s 2 2p 6 10 e y 9 p +

9 9. Prediga la forma de la molécula de amoníaco (N 3 ) y de metano (C 4 ) Amoníaco:.. : N :.. En el amoníaco hay ocho electrones de valencia, cinco del átomo nitrógeno y uno de cada uno de los tres átomos de hidrógeno. Cada enlace toma dos electrones más el par no compartido para hacer un total de ocho. Metano:.. : C :.. ay ocho electrones de valencia en C 4, cuatro del átomo de C y uno de cada átomo de hidrógeno. Cada enlace toma dos electrones para hacer un total de ocho. Los cuatro elaces son idénticos. Cada uno apunta hacia los vértices de un tetraedro regular con un ángulo de 109,5 o. 10. ndique razonablemente si el amoníaco y el metano son polares o no. Amoníaco: : N p 0 Los vectores momento dipolar no se anulan Metano: C p = 0 Los vectores del momento dipolar se anulan