r Mg + =0.82 Å; r Cl - =1.81 Å; M=1.748; n=8.

Transcripción

1 NM i CGNMS... GG... GM... DNI... Poseu a totes les fulles el nom, el grup gran i mitjà i el vostre DNI. Utilitzeu només el full assignat a cada pregunta per tal de respondre-la. Només es corregirà el que estigui escrit en bolígraf. Cal raonar breument totes les respostes. Totes les preguntes de la part recuperable tenen el mateix pes en la nota final d aquesta. PART N RECUPERABLE NR-1) Calcula: a) L'energia reticular d'un compost hipotètic MgCl, suposant que: r Mg + =0.82 Å; r Cl - =1.81 Å; M=1.748; n=8. b) H f (MgCl) coneixent les variacions d entalpia que segueixen: Mg (s) Mg (g) 33.7 kcal/mol Mg (g) Mg + (g) + 1 e kcal/mol 1/2 Cl 2(g) Cl (g) 28.9 kcal/mol Cl (g) + 1 e - Cl - (g) kcal/mol c) H per la reacció 2 MgCl (s) Mg(s) + MgCl 2 (s) sabent que: H f (MgCl 2 )= kcal/mol 1

2 NM i CGNMS... GG... GM... DNI... PART RECUPERABLE R-1) Al laboratori hem aconseguit enregistrar l espectre d emissió de l àtom d hidrogen amb un espectròmetre que ens permet observar les línies d emissió de la sèrie de Lyman a la zona ultraviolada de l espectre electromagnètic. Sabent que aquesta sèrie conté les línies més energètiques de l espectre d emissió de l àtom d hidrogen i les següents dades, respon a les preguntes plantejades a continuació. Dades: R H (constant de Rydberg per l àtom d hidrogen)= s 1 a) Mitjançant l equació de Rydberg-Ritz, calcula l energia intercanviada en la transició d estats que dóna lloc a la segona línia de major longitud d ona de la sèrie de Lyman. b) Considerant el model atòmic de Niels Bohr, representa gràficament aquesta transició tot indicant els estats energètics involucrats. c) Considerant ara el model quàntic de l àtom d hidrogen, a quina o quines de les següents transicions correspondria aquesta línia d emissió? 1s 2p 3p 1s 3s 1p 3d 1s d) Representa esquemàticament la forma (densitat electrònica angular) dels orbitals involucrats en les transicions que hagis considerat correctes a l apartat anterior, tot indicant per cadascun d ells uns nombres quàntics (l, m l i m s ) possibles. (a) Equació de Rydberg- Ritz Sèrie de Lyman: n f = 1. Donat que c=, segona major indica segona menor n i = 3 Substituint els valors de R H, n f i n i : = s -1. Com E = h, E = J. (b) Energia en el model de Bohr (formulari) Els estats energètics venen definits pel nombre quàntic n 2

3 o (c) Considerant ara el model quàntic de l àtom d hidrogen, a quina o quines de les següents transicions correspondria questa línia d emissió? a. 1s 2p És una línia de l espectre d absorció (E n=2 > E n=1 ) b. 3p 1s Sí c. 3s 1p No existeix (1p n = 1 i l = 1; l només pot prendre valors: 0,...,n-1) d. 3d 1s Sí Energia en el model quàntic = energia en el model de Bohr només depèn de n (nombre quàntic principal). Correspon a la transició entre qualsevol estat amb n=3 i l únic estat amb n=1 (d) Representa esquemàticament la forma (densitat electrònica angular) dels orbitals involucrats en les transicions que hagis considerat correctes a l apartat anterior, tot indicant per cadascun d ells uns nombres quàntics (l, m l i m s ) possibles. orbital s l = 0 orbital p l = 1 orbital d l = 2 m l = 0, m s = ±1/2 m l = 0, ±1, m s =±1/2 m l = 0, ±1, ±2 m s =±1/2 o m l = -l,..., +l m s ± 1/2 3

4 NM i CGNMS... GG... GM... DNI... R-2) Un àtom A, amb una configuració electrònica 1s 2 2s 1 presenta una primera energia de ionització de 520 kj mol -1, i una segona energia de ionització de 7300 kj mol -1. a) Indica a quin grup i període pertany. b) Justifica la gran diferència existent entre els valors de la primera i segona energia de ionització de l'àtom A. c) rdena les espècies A, A + i A 2+ de menor a major radi. Justifica la resposta. d) L element M té un nombre atòmic 4. L element Q té un nombre atòmic 11. Dels tres àtoms, A, M i Q, quin és el més petit? I el més gran? Justifica la resposta a) Com que la configuració electrònica de l'àtom neutre és 1s 2 2s 1, es tracta d un metall alcalí situat en el període 2 (valor del nombre quàntic principal n=2) i del grup 1 (té un sol electró en l'orbital 2s). b) La segona energia d'ionització de l'àtom A és molt més gran que la primera per dues raons: Primera perquè els electrons de l'escorça es troben molt més fortament atrets pel nucli de l'àtom en trobar-se menys apantallats a causa de tenir un electró menys. Segona perquè la configuració electrònica del catió A + és 1s 2, com la del gas noble heli, el que proporciona al sistema una major estabilitat. c) Quan es perd un electró, el nucli exerceix més força atractiva sobre la resta dels electrons. El catió resultant experimenta una contracció del seu volum que es tradueix en una disminució del seu radi iònic. Aquest efecte s'accentua si el catió és divalent, trivalent, etc., de manera que l'ordre de menor a major radi de les espècies indicades és: radi A 2+ < radi A + < radi A d) L element M té una configuració electrònica 1s 2 2s 2. Es troba a la dreta de Q i en el mateix període. Els electrons de l escorça estan més atrets pel nucli i per això el radi de M és més petit que el de A. L element Q té una configuració electrònica 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. Es troba per sota de A, en el mateix grup però en el següent període. Com que n és més gran, el radi serà també més gran. Així l element amb mida atòmica més gran és el Q i amb mida més petita és el M. 4

5 R-3) Per a les molècules a sota indicades, dibuixa la seva estructura de Lewis, determina la seva geometria emprant la teoria VSEPR i raona si presenten o no moment dipolar. a) Br 5 b) As 3 3- c) S 3 d) C 2 Dades: Z(C)=6, Z()=8, Z()=9, Z(S)=16, Z(As)=33, Z(Br)=35 a) Br 5 Br: 7 e - Total: 42 e - (21 parells e - ) : 7 e - x 5 = 35 e - Br Br Piràmide de base quadrada μ 0 b) As 3 3- As: 5 e - : 6 e - x 3 = 18 e - Total: 26 e - (13 parells e - ) + 3 e - As As Piràmide triangular μ 0 c) S 3 S: 6 e - Total: 24 e - (12 parells e - ) : 6 e - x 3= 18 e - S Plana trigonal μ = 0 S 5

6 d) C 2 C: 4 e - : 6 e - Total: 24 e - (12 parells e - ) : 7 e - C C Plana trigonal µ 0 6

7 NM i CGNMS... GG... GM... DNI... R-4) Considera les molècules Ne 2 i Ne Construeix per a cadascuna d'elles el corresponent diagrama d'm i escriu la seva configuració electrònica. A partir d'aquests diagrames justifica si aquestes molècules poden o no existir, i si és el cas, indica quin seria el seu comportament magnètic. Dades: Z(Ne) = 10 Pel Ne 2 dibuixaríem el corresponent diagrama d'm i obtindríem la configuració electrònica següent: ( 1s) 2 ( *1s) 2 ( 2s) 2 ( *2s) 2 ( 2p) 2 (π2p) 4 (π*2p) 4 ( *2s) 2 E = (10-10)/2 = 0 Atès l'e, la molècula no existeix. Pel Ne 2 +2 emprem el mateix diagrama d'm i la configuració electrònica és: ( 1s) 2 ( *1s) 2 ( 2s) 2 ( *2s) 2 ( 2p) 2 (π2p) 4 (π*2p) 4 E = (10-8)/2 = 1 Segons aquest E, la molècula existeix i és diamagnètica. 7