NOM... Grup... DNI...

Transcripción

1 Només es corregirà el que estigui escrit en bolígraf. Cal raonar breument les respostes. Aquesta prova es divideix en dos conjunts de preguntes: La part no recuperable equival al 10% de la nota final de l'assignatura. La part recuperable equival al 20% de la nota final de l'assignatura. PART NO RECUPERABLE 1NR) (5 punts) Escriu la configuració electrònica de l'estat fonamental de l'element de la taula periòdica amb Z=19. Indica els valors dels nombres quàntics n, l, m l i m s de l'electró o electrons de la capa de valència. Resposta: [Ar]4s 1 (potassi) o bé expressant també la de l'argó. Els nombres quàntics son n=4, l=0, m l =0, m s =+1/2 o bé m s =-1/2. 1

2 2NR) (10 punts) Obtingues de manera raonada l'estructura de Lewis del trans-1,2-dicloroetè. Dades: Z()=1, Z(C)=6, Z(Cl)=17 Solución: -A partir del nombre ya podemos representar el compuesto con el doble enlace C-C Cl C C Cl -Contamos el nº de electrones de valencia: C: Grupo 14 = 4 e- ; 4x2 = 8 e- : 1 e-; 2x1 = 2 e- Cl: Grupo 17 = 7 e-; 7x2 = 14 e- Total 24 e- : 12 pares de e- -Repartimos los pares de electrones hasta completar 12 y nos queda: Cl C C C l 2

3 3NR) (10 punts) Considera les dues molècules següents: XeF 4, SOCl 2. Segons la teoria VSEPR, per a cadascuna digues quina és la seva geometria, quins angles d'enllaç aproximats presenten i raona si tenen o no moment dipolar. Dades: Z(Xe)=54, Z(F)=9, Z(S)=16, Z(O)=8, Z(Cl)=17 Resposta: 3

4 4NR) (10 punts) A partir de les dades següents: a) sublimació (Al) = 305 kj/mol b) 1r potencial d ionització (Al): 578 kj/mol c) 2n potencial d ionització (Al): 1820 kj/mol d) 3r potencial d ionització (Al): 2750 kj/mol e) dissociació (O 2 ) = 498 kj/mol f) El valor de per al procés O (g) O 2- (g) és 703 KJ mol -1 g) formació (Al 2 O 3 )= kj/mol Contesta a les preguntes següents raonant les teves respostes: a. Construeix el cicle de Born-aber corresponent a la formació del Al 2 O 3, tot indicant les diferents entalpies implicades en cada pas. b. Calcula quin és el valor de l energia reticular del Al 2 O 3. Resposta: formació = 2x sublimació (Al)+ 2x(PI1+PI2+PI3) +3/2 dissociació (O 2 ) + 3x ( per al procés O (g) O 2- (g) ) + U kj/mol = 2x ( ) + 3/2 (498)+ 3x703 +U U 0 = KJ/mol 4

5 PART RECUPERABLE 1R) (10 punts) La posició de les línies de l espectre d emissió dels àtoms hidrogenoides es poden calcular mitjançant l equació de Rydberg-Ritz: 1 1 = R 2 n f n i ν 2 on R és la constant de Rydberg i és característica de cada àtom. Sabent que la relació de les constants de Rydberg entre l hidrogen i el deuteri (isòtop de l hidrogen amb un nucli format per un protó i un neutró) es correspon a la relació entre les seves masses reduïdes: R R D µ D = µ on µ és la massa reduïda de l àtom i es defineix com µ = m m nucli nucli m + m electró electró i sabent que l Energia de Ionització de l hidrogen és l energia necessària per portar el seu electró des del nivell energètic fonamental (n=1) fins a un nivell amb energia 0 (n= ) i val 13,6 ev. Calcula: a) La freqüencia de la línia més energètica de la sèrie de Balmer de l espectre d emissió de l hidrogen. b) La longitud d ona de la línia menys energètica de la sèrie de Lyman de l espectre d emissió del deuteri. c) L energia de ionització del deuteri expressada en unitats de kj/mol. Dades: ev = J, h = Js, c = ms -1, m electró = kg, m protó = kg, m neutró = kg, N A = mol -1. 5

6 Resposta: Les respostes demanades es poden obtenir a partir dels càlculs que segueixen: El potencial de ionització de l'hidrogen és EI = 13.6 ev J / 1 ev = J, el qual igualem a l'equació per als valors de n f =1 i n i =. Així veiem que la constant de Rydberg de l'hidrogen coincideix amb aquest valor: EI = R. A aquesta energia li correspon una freqüència igual a ν = EI / h = s -1 i una longitud d'ona igual a λ = c / ν = m La massa reduïda de l'hidrogen és µ = / ( ) = Kg Similarment, la massa reduïda del deuteri és µ D = Kg. En ser la proporció entre les constants de Rydberg respectives igual a R D = R µ D / µ D, el quocient entre masses reduïdes és µ D /µ D = , amb la qual cosa R D = EI D = J Que es correspon amb una longitud d'ona de m. 6

7 2R) (10 punts) Indica quin àtom o ió dels següents tindrà un potencial d ionització més petit. Marca amb un cercle la resposta correcte. Justifica la teva resposta utilitzant les regles de Slater. a) Li 2 b) Be c) B d) C + e) N 2+ Dades: Li (Z=3), Be (Z=4), B (Z=5), C (Z=6), N (Z=7). Fórmula de Slater: E = (Z * /n * ) 2 ev. Taula d'equivalències de nombres quàntics principals: n n* ,7 4,0 4,2 Resposta a) Li 2 b) Be c) B d) C + e) N 2+ Utilitzant l aproximació orbital (aproximació de partícules independents) el primer potencial de ionització ve donat per l energia del últim electró (canviada de signe). Tots els àtoms i ions anteriors tenen 5 electrons, i per tant la configuració electrònica de tots ells és 1s 2 2s 2 2p 1. L energia del últim electró, segons les regles de Slater ve donada per: E = ( Z * / n * ) 2 e. V. Segons la taula donada conjuntament amb l'equació anterior, per a un electró amb n=2 li correspon n * =2. La Z * = Z S, on S és la constant d apantallament. Com que tots els ions i àtoms d aquest exercici tenen el mateixa configuració electrònica, també tindran el mateix valor de S. Per tant el valor del PI més petit correspon al valor de Z més petit, es a dir al cas a). Per fer contestar correctament aquest exercici NO cal calcular el PI. Però tot i això a continuació s explicarà com fer-ho. Aplicant les regles de Slater en el cas d aquest exercici els electrons s agrupen en (1s 2 )(2s 2 2p 1 ). I el valor de S per l'electró més extern ve donat per Per tant el PI segons Slater és igual a 1.22 ev. S = =

8 3R) (10 punts) A la figura adjunta teniu representats els diagrames d orbitals moleculars per a molècules diatòmiques homonuclears senzilles (no s'hi han representat els OM provinents dels OA 1s). Contesteu de forma raonada les següents qüestions: a) Escriviu en el diagrama corresponent la configuració electrònica de les molècules N 2 i O 2 b) Comenta de forma raonada si es tracta de molècules diamagnètiques o paramagnètiques. c) Calculeu l ordre d enllaç per a les molècules i ions següents: a. O 2, O 2 2- b. N 2, N 2 - d) Ordeneu-los per ordre decreixent de distància d enllaç. Dades: Z O =8 i Z N =7 Respostes: a) Configuració electrònica L únic que han de recordar és que el N2 i el O2 tenen esquemes diferents, tots dos se ls hi donen. O 2 : (σ2s) 2 (σ*2s) 2 (σ2p z ) 2 (π2p) 4 (π * 2p) 2 N 2 : (σ2s) 2 (σ*2s) 2 (π2p) 4 (σ2p z ) 2 b) L O 2 és paramagnètica perquè segons la regla de und tindrà els dos electrons de l orbital (π * 2p) 2 desaparellats. El N 2 és diamagnètic ja que els té tots aparellats. c) a. O 2 (OE=2), O 2 2- (OE=1) b. N 2 (OE=3), N 2 - (OE=2.5) d) O 2 2- (OE=1) > O 2 (OE=2) > N 2 - (OE=2.5) > N 2 (OE=3) 8

9 4R) (10 punts) En funció de la naturalesa de l enllaç, els sòlids cristal lins es classifiquen en: iònics, covalents, metàl lics i moleculars. Omple la taula següent amb les propietats generals que es detallen a continuació: - Tipus enllaç: covalent / iònic / intermolecular / metàl lic - Unitat constitutiva: molècula / àtom /ió - Punt de fusió: elevat / baix/ variable - Duresa: elevada / baixa / variable - Exemples: diamant / plata / aigua / fluorur de liti Propietat Sòlid iònic Sòlid covalent Sòlid metàl lic Sòlid molecular Tipus enllaç Unitat constitutiva Punt de fusió Duresa Exemple Solució Propietat Sòlid iònic Sòlid covalent Sòlid metàl lic Sòlid molecular Tipus enllaç Iònic Covalent Metàl lic Intermolecular Unitat constitutiva Ió Molècula Àtom Molècula Punt de fusió Elevat Elevat Variable Baix Duresa Elevada Elevada Variable Baixa Exemple Fluorur de liti Diamant Plata Aigua 9