ESTRUCTURA DEL NÚCLEO

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1 ESTRUCTURA DEL NÚCLEO 1. Calcula el número atómico y el número másico, así como el número de protones, neutrones y electrones de los siguientes átomos: a) 3Li b) 33As c) 5B d) 6C 2. Calcula el número atómico y el número másico, así como el número de protones, neutrones y electrones de los siguientes aniones: 35 a) 17Cl 80 b) 35Br 16 c) 8O 2 d) 3115P 3 3. Completa la tabla siguiente: Z A Protones Neutrones Electrones Carga Completa la tabla siguiente: Z A Protones Neutrones Electrones Carga Elemento Los elementos A, B, C, D, E y F de la tabla adjunta están formados por las partículas subatómicas que se indican: protones neutrones electrones A B C D E F a) Qué elementos son iones positivos? Y negativos? b) Qué átomos son isótopos del mismo elemento? c) A qué elemento químico corresponde cada partícula? ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DEL ÁTOMO 6. Qué es un orbital? Explica las diferencias entre órbita en el átomo de Böhr y orbital en la Mecánica cuántica. 7. Señala en qué se parecen y en qué se diferencian: a) Los orbitales 1s y 2s de un átomo b) Los orbitales 2p x y 2p y de un átomo. 8. Cuántos electrones caben en los orbitales del nivel n = 3? 1

2 9. En las siguientes combinaciones de números cuánticos, indica cuáles representan una solución permitida de la ecuación de onda y cuáles no. Justifica la respuesta. n l m s a /2 b /2 c /2 d /2 e /2 f g /2 10. Para que las siguientes expresiones sean correctas en el espacio en blanco hay que situar la palabra orbital o subnivel. Indica qué palabra situarías en cada caso y en qué casos se pueden situar las dos. Justifica la respuesta. a) El electrón puede ocupar el 2s. b) Hay un que se llama 2p. c) El electrón puede estar en el 3p. d) En el 3d puede haber 10 electrones e) Para los mismos valores de n siempre hay tres p diferentes. f) Un dado nunca puede tener más de dos electrones. 11. a) Indica cuáles de los siguientes grupos de números cuánticos son posibles para un electrón en un átomo: (4, 2, 0, +1/2); (3, 3, 2, -1/2); (2, 0, 1, +1/2); (3, 2, -2, -1/2); (2, 0, 0, -1/2). b) De las combinaciones de números cuánticos anteriores que sean correctas, indica el subnivel donde se encuentra el electrón. c) Enumera los orbitales del apartado anterior en orden creciente de energía. 12. Escribe los valores de los cuatro números cuánticos para los electrones del berilio. 13. Considera la capa 3 a) Cuántos subniveles de energía contiene? b) Cuántos orbitales? 14. Considera la capa 4 a) Cuántos subniveles de energía contiene? b) Cuántos orbitales? 15. Indica razonadamente cuáles de las siguientes combinaciones de números cuánticos son correctas y el nombre de los subniveles que, en su caso, representan: a) (2, 2, -1, +1/2) b) (2, 1, 0, +1/2) c) (1, 0, 0, 0) d) (3, 2, 1, +1/2) e) (1, 0, -1, +1/2) f) (2, 0, 0, +1/2) g) (4, 3, 1, -1/2) h) (3, 2, 0, +1) 16. Escribe las configuraciones electrónicas de los siguientes átomos y responde: a) Be (Z = 4) b) O (Z = 8) c) Na (Z = 11) d) Ar (Z = 18) e) Ca (Z = 20) f) Mn (Z =25) Cuántos electrones desapareados poseen cada uno de ellos? Tenderán a ganar electrones o a perderlos? 17. Escribe las configuraciones electrónicas de los siguientes iones: a) B 3+ c) Mg 2+ b) F - d) K + Datos: B (Z = 5); F (Z = 9); Mg (Z = 12); K (Z = 19) 2

3 18. Elige, razonadamente, indicando las configuraciones electrónicas, el estado de oxidación más probable para el Carbono (Z = 6): a) C 2- b) C 2+ c) C 4+ d) C Escribe la configuración electrónica del estado fundamental de los átomos e iones siguientes: N 3-, Mg 2+, Cl -, K + y Fe. Cuáles de ellos son isoelectrónicos? Hay algún caso en el que existan electrones desapareados? Datos: N (Z = 7); Mg (Z = 12); Cl (Z = 17); K (Z = 19); Fe (Z = 26) 20. Escribe las configuraciones electrónicas, así como las de los iones más estables que pueden formar el calcio (Z = 20), el azufre (Z = 16), el rubidio (Z = 37) y el bromo (Z = 35). 21. Indica en cuál de los siguientes átomos hay orbitales semillenos y di cuántos electrones desapareados hay: 9F 15P 24Cr 11Na 34Se 29Cu 22. Indica la incorrección cometida para cada una de las siguientes representaciones de ocupación electrónica de orbitales correspondientes al átomo de nitrógeno en su estado fundamental. Señala el principio que se incumple en cada caso. a) 3s 2p x 2p y 2p z 2s 1s b) 3s 2p x 2p y 2p z 2s 1s c) 3s 2p x 2p y 2p z 2s 1s SISTEMA PERIÓDICO DE LOS ELEMENTOS 23. Indica, a través de sus configuraciones electrónicas el grupo al que pertenecen los siguientes átomos: 8 O, 16 S, 34 Se, 52 Te. 24. Dadas las siguientes configuraciones electrónicas correspondientes a determinados elementos, deduce cuáles pertenecen al mismo grupo y cuáles al mismo período, indicando los electrones de la última capa (nivel). L: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 M: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 Q: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 1 R: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 4 T: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 X: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 Y: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 Z: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p Explica por qué el hierro tiene un radio atómico más pequeño que el escandio, aunque tiene más protones, más neutrones y más electrones. 26. De las siguientes parejas elige el elemento de mayor radio atómico: a) Na, Cs b) Be, B c) P, S d) Cr, Co e) Ne, Xe 27. a) Por qué el átomo de helio tiene un radio atómico menor que el del átomo de hidrógeno? b) Por qué el radio del litio es mayor que el radio del átomo de hidrógeno? 28. El ión H - y el He tiene dos electrones 1s cada uno. Cuál de las dos especies es mayor y por qué? 3

4 29. Cuál de los siguientes iones es mayor, Cu + ó Cu 2+? Por qué? 30. Compara los tamaños de los iones Na +, Mg 2+ y Al Si las configuraciones electrónicas de los elementos A, B, C, D y E son: A: 1s 2 2s 2 2p 3 B: 1s 2 2s 2 2p 5 C: 1s 2 2s 2 2p 6 D: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 E: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 Indica razonadamente: a) De qué elementos se trata? b) Señala los números cuánticos de un electrón del último subnivel en cada elemento. c) Ordénalos en función de la primera energía de ionización explicando la razón. 32. Ordena los elementos siguientes de menor a mayor energía de ionización. a) B, N, F y Ne b) Mg, Ca, Sr y Ba 33. Cuatro elementos que llamaremos A, B, C y D tienen, respectivamente, los números atómicos: 2, 11, 17 y 25. Indica: a) Su grupo y periodo. c) Los electrones de la última capa. b) Cuáles son metales. d) El elemento que tiene mayor afinidad electrónica. 34. Dadas las siguientes configuraciones electrónicas de átomos neutros: A: 1s 2 2s 2 2p 3 B: 1s 2 2s 2 2p 5 C: 1s 2 2s 2 2p 6 D: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 E: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 Indica: a) el elemento de mayor afinidad electrónica b) si la afinidad electrónica de B es mayor o menor que la de C c) el elemento de mayor carácter metálico d) el elemento con menor energía de ionización 35. Los átomos neutros X, Y, Z, tienen las siguientes configuraciones: X = 1s 2 2s 2 2p 1 Y = 1s 2 2s 2 2p 5 Z = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 a) Indica el grupo y el periodo en el que se encuentran. b) De qué elemento se trata? c) Indica cuántos electrones tienen en la última capa d) Indica cuál será su valencia más probable. e) Ordénalos, razonadamente, de menor a mayor electronegatividad. f) Cuál es el que tiene mayor radio atómico? g) Cuál es el de mayor energía de ionización? 36. Nombra razonadamente el elemento que corresponde a cada una de las siguientes descripciones: a) Un elemento que contenga un orbital 4p semilleno (tres electrones desapareados) b) El gas noble más pesado que no contenga orbitales f c) El elemento más ligero que contengan dos electrones 4p desapareados d) Un elemento que contenga dos electrones con los números cuánticos n=4, l=0 e) Elemento del periodo 3 y grupo 2. 4

5 EL ENLACE QUÍMICO Tipos de enlace según la electronegatividad 1. Decide razonadamente la veracidad o falsedad de las siguientes proposiciones: a) Cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad de dos átomos, su enlace tendrá menor carácter iónico. b) Es posible afirmar que los enlaces entre átomos son sólo iónicos puros o covalentes puros. c) Los enlaces covalentes son más propios entre átomos de electronegatividades muy próximas que entre átomos de electronegatividades muy diferentes. 2. Explica el concepto de electronegatividad y di, para la serie de compuestos: bromuro de magnesio, bromuro de aluminio, bromuro de silicio y bromuro de fósforo, cómo varía el carácter iónico de los enlaces entre el bromo y el otro elemento. Razona la respuesta. El enlace iónico 3. a) Explica, en términos de electronegatividades, por qué el bromuro de magnesio es un compuesto iónico. b) Indica todos los pasos que dan los elementos hasta que se forma el compuesto El enlace covalente 4. Dibuja la estructura de Lewis de las siguientes moléculas: CO 2 CH 4 Na 2 S SO 5. Alguna o algunas de las siguientes moléculas, NH 3, NO, CH 4, BF 3, no cumplen la regla del octeto, pudiéndose considerar excepciones a la mencionada regla. Indica razonadamente: a) Cuales son las premisas básicas que establece la mencionada regla. b) Cuales son las estructuras de Lewis para estas moléculas. c) Señala qué moléculas cumplen la regla del octeto y cuales no. d) Qué puedes decir con respecto al H y el He sobre la regla del octeto? 6. Dibuja la estructura de Lewis de las siguientes moléculas e indica si son o no polares suponiendo que su geometría es plana: CS 2 Cl 2 O HCN SiO 2 7. Cuatro elementos se designan arbitrariamente como A, B, C y D. Sus electronegatividades se muestran en la tabla siguiente: Elemento A B C D Electronegatividad 3,0 2,8 2,5 2,1 Si se forman las moléculas A 2, AB, AC, AD y BD: a) Clasifícalas en orden creciente por su carácter covalente. Justifica la respuesta. b) Cuál será la molécula más polar? Justifica la respuesta. 8. A partir de los átomos A y B cuyas configuraciones electrónicas son, respectivamente, 1s 2 2s 2 2p 2 y 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 explica la posible existencia de las moléculas: AB, B 2 y AB 4. 5

6 9. Disponemos de cuatro elementos diferentes 1 A, 6 B, 8 C, 11 D. Se desea saber de cada uno: a) Su configuración electrónica en su estado fundamental y el número de electrones de la última capa. b) Su situación en la tabla periódica y la identidad de esos elementos a partir de su situación en la tabla periódica. c) El tipo de enlace que formarán, así como la formula de los compuestos resultantes de la combinación: A con B, B con B, B con C C con D. d) Cuál de los compuestos anteriores serán probablemente moléculas? e) Cuáles de las moléculas resultantes serían polares? Fuerzas intermoleculares 10. Une las siguientes columnas basándose en los tipos de fuerzas intermoleculares: A. Ne 1. Fuerzas de Van der Waals dipolo permanente-dipolo permanente B. Ar 2. Fuerzas de Van der Waals dipolo permanente-dipolo inducido C. O 2 3. Fuerzas de Van der Waals dipolo instantáneo-dipolo inducido D. I 2 4. Puentes de hidrógeno E. HF F. Mezcla de HF y F 2 G. Metanol (CH 3 OH) H. NaCl 11. Las moléculas que a continuación se dibujan con sus enlaces más importantes: SiH 4 H 3 C-O-H H 3 C-O-CH 3 H-O-O-H Presentan átomos de hidrógeno unidos a diferentes elementos químicos. a) En cuál o cuáles de dichas moléculas puedes predecir la existencia de puentes de hidrógeno? A qué atribuyes la presencia de dichos puentes de hidrógeno en unas moléculas y en otras no? b) Qué influencia tiene la presencia de dichos enlaces en el valor de la temperatura normal de ebullición de dichas especies? 12. El agua, H 2 O, a presión y temperatura normales, es un líquido mientras que el sulfuro de hidrógeno, H 2 S, en las mismas condiciones, es un gas. a) Qué tipo de interacciones intermoleculares son predominantes entre las moléculas de agua líquida? b) Qué tipo de interacciones intermoleculares son predominantes entre el sulfuro de hidrógeno gas? 13. Escoge de cada uno de los siguientes pares de sustancias, la que crees que pueda tener mayor punto de ebullición. Explica en cada caso la razón de la elección, basándose en los tipos de fuerzas intermoleculares: a) HF o HCl b) Br 2 o HBr Propiedades de los enlaces c) Cl 2 o Br 2 d) NH 3 o PH Razona la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones: a) Los metales son buenos conductores de la electricidad en estado líquido. b) Los compuestos iónicos conducen la corriente eléctrica únicamente en estado sólido. c) El cloruro de sodio es soluble en agua. d) El hierro es conductor de la electricidad y maleable. e) El metano tiene bajo punto de fusión. f) El grafito es un sólido covalente que puede conducir la corriente eléctrica. 6

7 15. Completa la siguiente tabla: Propiedad Solubilidad en agua Conductividad eléctrica Estado de agregación a 25ºC Algunas propiedades mecánicas Sustancias iónicas Sólidos covalentes Sustancias moleculares covalentes Sustancias metálicas Ejemplos 16. Razona qué tipo de enlace presentan las sustancias de las siguientes características y pon un ejemplo de cada una: a) una sustancia sólida a temperatura ambiente y frágil pero con elevada dureza. soluble en agua y que conduce la electricidad cuando está en estado líquido o en disolución. conductora de la electricidad en estado sólido, maleable y dúctil conductora de la electricidad en estado sólido pero no es maleable ni dúctil b) una sustancia gaseosa a temperatura ambiente y Soluble en agua Insoluble en agua. c) una sustancia líquida a temperatura ambiente y Soluble en agua Insoluble en agua 17. Dadas las siguientes especies: HF, Cl 2, CH 4, I 2, KBr, identifica justificadamente: a) Gas covalente formado por moléculas. b) Sustancia con puentes de hidrógeno. c) Sólido soluble en agua que, fundido, conduce la corriente eléctrica. d) Molécula polar e) Molécula que podría unirse a otras semejantes por medio de fuerzas de Van der Waals débiles. f) Su fórmula indica solamente la proporción de átomos que hay en el compuesto. 18. Describe los tipos de fuerzas atractivas que se deben vencer para que tengan lugar los siguientes cambios: a) ebullición de la gasolina (mezcla de c) fusión del diamante hidrocarburos) d) fusión del hielo b) disolución de azúcar (sacarosa, e) vaporización del fluoruro de sodio C 12 H 22 O 11 ) en agua 19. Comenta las siguientes afirmaciones referidas al compuesto cloruro de cesio, indicando razonadamente si le parecen correctas o corrigiéndolas en su caso: a) Presenta puntos de fusión y ebullición relativamente bajos. b) Su red está constituida por iones y en estado sólido es un buen conductor de la corriente eléctrica. c) Es bastante dúctil. d) Las moléculas de CsCl están unidas entre sí por fuerzas de Van der Waals 7

8 20. Dadas las siguientes sustancias: Na 2 S; CO, SiO 2, Ca, I 2, CaF 2, Fe: a) Cuáles de las sustancias del apartado anterior conducirán la corriente eléctrica y en qué condiciones? b) Cuáles serán solubles en agua? c) Cuáles serán maleables? d) Cuáles cabe esperar que tengan un punto de fusión más bajo? e) Su fórmula indica el número real de átomos existente en el compuesto? REPASO 1. Considera el elemento químico 80 35X: a) Escribe su configuración electrónica y situación en el sistema periódico. b) Justifica alguna de sus propiedades químicas más importantes a partir de su configuración. c) Escribe los cuatro números cuánticos de un electrón de valencia de X indicando de qué electrón se trata. d) Qué tipo de compuesto forma al unirse con el 1 1H? 2. Elige razonadamente las frases correctas sobre el flúor. El flúor a) Tiene una elevada energía de ionización b) Tiene una baja afinidad electrónica c) Posee la mayor electronegatividad de todos los elementos químicos d) Tiene carácter metálico intermedio e) Intentará perder un electrón f) Tiene 5 electrones en la última capa 3. Considera elemento químico cuyo Z = 56. a) Indica su situación en la tabla periódica b) Determina su carácter metálico o no metálico. c) Será elevada su afinidad electrónica? d) Si ese elemento se enlazara con otros como él, qué enlace formaría? Podrías indicar alguna propiedad de ese enlace? 4. Escribe la configuración electrónica de los elementos 11 A, 14 B, 35 C, 38 D. a) Razona a qué grupo y periodo del sistema periódico pertenece cada uno de ellos. b) Cuáles son metales y cuáles no metales? c) Qué iones serán más probables en cada uno de ellos? d) Razona el tipo de enlace A-C, C-D, C-C y D-D. e) Indica cuál será la fórmula resultante de los compuestos anteriores 8