ESTRUCTURA ATÒMICA I ENLLAÇ. Examen de juliol de 1999

Transcripción

1 ESTRUCTURA ATÒMICA I ENLLAÇ Examen de juliol de 1999 NOM: GRUP: Notes: 1) Aquest examen consta de 6 preguntes. Totes les preguntes tenen la mateixa puntuació (10 punts) 2) S han afegit a l examen fulles en blanc per a fer els càlculs 3) No es permet desfer el conjunt de fulles de l examen 4) A la darrera fulla es donen les fórmules i dades necessaries per a la resolució numèrica de l examen. 5) Duració màxima: 3 hores

2 1) Escriviu les estructures de Lewis que millor descriuen les espècies indicades a la taula següent. Completeu la taula amb les dades que es demanen: geometria al voltant de l àtom central, ordre d enllaç, càrregues formals sobre els àtoms, orbitals híbrids utilitzats per l àtom central i existència o no de moment dipolar. Espècie Geometria Ordre d enllaç Càrregues Orbitals híbrids Moment dipolar(si/no) SO 3 2- CS 3 2- NO 2 - CS 2 SCl 4

3 2) Aplicant la teoria dels orbitals moleculars per a la molècula d oxigen, discutiu quin dels següents processos endotèrmics requereix una aportació d entalpia més gran: a) O 2 - (g) O - (g) + O (g) b) O 2 (g) O (g) + O (g) c) O 2 + (g) O + (g) + O (g)

4 3) a) Calculeu l energia reticular del bromur de potassi U(KBr) a partir de les dades que es donen a la darrera fulla: (Nota: el brom és un líquid en condicions normals) b) Calculeu l energia reticular del bromur de potassi fent servir la fórmula de Born- Landé. El bromur de potassi cristalitza en una estructura del tipus NaCl amb un valor de la constant de Madelung (M) de 1.75 i un exponent de Born (n) de 9.5.

5 4) a) Considereu les següents funcions angulars: Y(2,N) = (3 1/2 /2B 1/2 ).sin 2.cos N Y(2,N) = (3 1/2 /2B 1/2 ).sin 2.sin N Trobeu en quines direccions Y 2 presenta un valor màxim i indiqueu a quins orbitals pertanyen aquestes funcions. b) Quants nodes radials i quants nodes angulars presenten cadascun dels orbitals següents: - 4s - 3d - 2p - 5p

6 5) Contesteu breu però raonadament les següents preguntes: a) De cadascuna de les parelles d estructures de Lewis dibuixades indiqueu la que probablement tindrà una contribució més important a la descripció de la molècula: 1) 2) 3) 4 ) b) Si es sap que quan s afegeixen dos electrons a la molècula de Cl 2 (g) aquesta es dissocia donant dos ions clorur i alliberant una energia de 492 kj/mol i que l energia de dissociació del Cl 2 (g) és 244 kj/mol, determineu l afinitat electrònica de l àtom de clor.

7 c) Indiqueu la geometria al voltant de cadascun dels àtoms de carboni i oxigen en la molècula d àcid acètic (CH 3 COOH). Quina és la hibridació dels orbitals atòmics en aquests àtoms? Raoneu quin dels dos enllaços C-O serà més llarg. d) Considereu les molècules BF 3 i PF 3. Quina de les dues és més polar? Quina té els enllaços més polars? Quina tindrà un punt de fusió més alt?

8 6) Contesteu les següents preguntes justificant BREUMENT les respostes. (La resposta no ha de ser més llarga que l espai reservat després de cada enunciat) a) L "-Fe presenta una estructura cúbica centrada al cos. Dibuixeu la seva estructura i calculeu la seva densitat en g/cm 3. b) Una partícula de massa m es mou en una caixa unidimensional d allargada L. La probabilitat de trobar la partícula arriba a un valor màxim només per x=l/4 i x=3l/4. Deduiu quin és el valor del nombre quàntic n de l estat i per a quins valors de x la probabilitat de trobar la partícula és nul.la.

9 c) ordeneu en ordre creixent dels valors dels potencials d ionització la següent sèrie : H, Li 2+, He +, Be 3+ d) Calculeu la càrrega nuclear efectiva d un electró 4s en els àtoms de Ca, Mn, Ga i Se en el seu esta fonamental. Comenteu els resultats. e) Ordeneu per ordre decreixent els radis de les espècies següents: Ne, F -, Na +, O 2-, Mg 2+

10 Dades i formulari: Nombres atòmics: Ca = 20 Mn = 25 Ga = 31 Se = 34 Ne = 10 F = 9 Na = 11 O = 8 Mg = 12 K = 19 Br = 35 H = 1 He = 2 Li = 3 Be = 4 Masses atòmiques: Fe = 55.8 Radis iònics i atòmics (C): Fe: 1.26 Br - : 1.95 K + : 1.33 Constants: N A = 6, e= 1, C 1C= m 1/4B, 0 = N.m 2 /C 2 Equacions: 2 NAMZ+ Z e Born-Landé: U 0 = (1 1/ n) πε r Dades termodinàmiques: - Entalpia de formació del KBr: -392 kj/mol - Entalpia de sublimació del potassi: 90 kj/mol - Entalpia de dissociació del brom gasós: 193 kj/mol - Entalpia d evaporació del brom líquid: 31 kj/mol - Potencial d ionització del potassi: 418 kj/mol - Afinitat electrònica del brom: 323 kj/mol