2 punts. Qualsevol error (nº electrons, canvi en els coeficients anava baixant 0.5 punts)

Transcripción

1 NM i CGNMS... GG... GM... DN... Poseu a totes les fulles el nom, el grup gran i mitjà i el vostre DN. 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. Aquesta prova es divideix en dos conjunts de preguntes: La part no recuperable (NR) equival al 6% de la nota final de l'assignatura. Consta de 3 preguntes i es barema sobre 10 punts. La part recuperable (R) equival al 24% de la nota final de l'assignatura. Consta de 4 preguntes i es barema sobre 40 punts. PART N RECUPERABLE NR-1) (4 punts) El potencial de ionització (P) del N és de 1400 kj mol -1 i el del de 1310 kj mol -1. Per aquests dos àtoms: a) Calcula la càrrega efectiva d un electró de valència tot utilitzant l aproximació de Slater. b) Comenta, de forma raonada, per què el P del nitrogen es major que el de l oxígen. Dades: Z N =7 Z =8 a) (1s 2 )(2s 2 2p 3 ) Z*=7- (4*0.35+2*0.85)=3.9 (1s 2 )(2s 2 2p 4 ) Z*=7- (4*0.35+2*0.85)= punts. Qualsevol error (nº electrons, canvi en els coeficients anava baixant 0.5 punts) b) Segons la càrrega efectiva hauria de ser més gran el P del l, però la configuració electrònica del N és de mitja capa plena, el que fa que sigui més estable que no pas l i per tant tingui un P més gran. Qualsevol altre justificació no valia. 2 punts. 1

2 NR-2) (4 punts) La configuració electrònica de la molècula de F 2 és ( 1s) 2 ( *1s) 2 ( 2s) 2 ( *2s) 2 ( 2p z ) 2 ( 2p) 4 ( * 2p x ) 2 ( * 2p y ) 2 a) Calcula l ordre d enllaç per a les molècules de: b) rdena-les segons la seva distancia d enllaç. a) 0.5 punts per cada E ben calculat (amb els electrons ben posats) b) Quan més gran l E més curta serà la distància, per tant l ordre ens vindrà donat per: De fet no existeix, ja E=0. 1 punt per ordenar-los i 0.5 per dir que el no existeix NR-3) (2 punts) Considera la parella de bases nitrogenades representada a sota. S hi ha representat la disposició relativa dels dos residus d ADN (guanina i citosina). Completa la figura tot indicant els ponts d hidrogen que es poden formar. Raona la teva resposta. Els pont de Hidrogen es formen entre un H (que tingui càrrega parcial positiva) i un altre àtom el qual tingui càrrega parcialment negativa de una molècula diferent. 0.5 punts per enllaç d hidrogen (N hi ha tres) i 0.5 punts per definició (havia de sortir la paraula intermolecular i/o polaritat i/o àtoms diferents) 2

3 NM i CGNMS... GG... GM... DN... PART RECUPERABLE R-1) (10 punts) L efecte fotoelèctric és a la base de la producció d energia elèctrica a partir de la radiació solar (energia fotovoltaica). La superposició de dues fines làmines de materials semiconductors diferents, separats per una matriu, crea un camp elèctric entre elles que permetrà als electrons arrencats de la matriu per la radiació electromagnètica circular sempre en el mateix sentit, generant un corrent elèctric continu. A l hora de construir una cèl lula fotovoltaica, tenim la possibilitat d utilitzar tres matrius diferents: - Matriu, amb una freqüència llindar de s Matriu, amb una longitud d ona llindar de 250 nm. - Matriu, amb una funció de treball de 5.22 ev. a. Quina o quines d aquestes matrius podem utilitzar perquè la cèl lula fotovoltaica produeixi corrent elèctric en ser irradiada amb llum de s -1 de freqüència? b. Per cadascuna de les respostes afirmatives de l apartat anterior, quina serà l energia dels electrons despresos de la matriu? amb quina velocitat seran despresos? c. Per cadascuna de les respostes afirmatives del primer apartat, com podem augmentar la intensitat del corrent elèctric generat? d. Per cadascuna de les respostes negatives del primer apartat, com podem fer que la cèl lula fotovoltaica produeixi corrent elèctric? Dades: h = J s, 1 ev = J, c = m s -1, m e = Kg. Respostes a. Quan es produeix l efecte fotoelèctric, l energia de la llum incident s utilitza, en part, per arrencar els electrons de la matriu, és a dir, en proporcionar la funció de treball ( ) que és l energia mínima necessària per poder arrencar electrons. La resta de l energia de la llum serveix per augmentar l Energia Cinètica dels electrons arrencats. Per tant: E llum E c. electrò L efecte fotoelèctric només es produirà en aquelles matrius per les quals la seva funció de treball sigui inferior a l energia de la llum incident. b. L energia de la llum incident es pot treure de la seva freqüència ( ), ja que: Treballant sempre al sistema internacional: E llum J s s J la funció de treball de les matrius es poden treure de les dades del problema: h J s s J c h h m s J s 9 10 m 250nm 1nm J E h 3

4 J 5.22eV J Per tant, 1eV E llum. Llavors, l efecte fotoelèctric només es donarà per la matriu. c. Donat que E llum Llavors: Ec. electrò Ec. electro Ellum J J E J E m v v m s 2 m Kg d c. electro 5 1 c. electro e La intensitat del corrent elèctric generat per la cèl lula fotovoltaica augmentarà en incrementar-se el nombre d electrons arrencats. Es a dir, en augmentar el nombre de fotons de la llum irradiada, o el que és el mateix, en augmentar la intensitat de la llum. 20 J e. Utilitzant per irradiar una llum amb una energia superior a la de les funcions de treball corresponent. 4

5 NM i CGNMS... GG... GM... DN... R-2) (10 punts) Resoleu l estructura de Lewis i determineu la geometria de les següents substàncies amb el mètode VSEPR. Esmenteu si la molècula o ió serà o no polar i per què. Dades: : Z=8, S: Z=16, : Z=17, : Z=53 S 2 Dibuix estructura Lewis Dibuix geometria Nom geometria: 3 Dibuix estructura Lewis Dibuix geometria Nom geometria: 3 - Dibuix estructura Lewis Dibuix geometria Nom geometria: 5

6 RESPSTES S 2 Dibuix estructura Lewis Dibuix geometria Nom geometria: Angular S S Prové de: Si, és polar perquè no hi ha simetria de càrregues: + 3 Dibuix estructura Lewis Dibuix geometria Nom geometria: Forma de T Prové de: Si, és polar perquè no hi ha simetria de càrregues: Dibuix estructura Lewis Dibuix geometria Nom geometria: Piràmide trigonal Prové de: Si, és polar perquè no hi ha simetria de càrregues: + 6

7 NM i CGNMS... GG... GM... DN... R-3) (10 punts) mple i completa la taula següent amb les fórmules químiques o nom dels compostos que falten: Fórmula Nom p-dimetilbenzè 2,2,4-trimetilpentà Àcid 3-hidroxi-4-oxopentanoic Etannitril H H 3,4-dicloro-1-pentí 7

8 Solucions (Taronja) : Fórmula Nom p-dimetilbenzè 3-fenil-1-butanamina 2,2,4-trimetilpentà 3-etil-6-metil-2-heptè Àcid 3-hidroxi-4-oxopentanoic 2,4-dimetilpentanamida Etannitril H H 2-hidroxiheptanal 3,4-dicloro-1-pentí Ciclopentè 8

9 NM i CGNMS... GG... GM... DN... R-4) (10 punts) Considereu la molècula de 4-penten-1-ol i contesteu les següents preguntes de manera justificada: a) Dibuixeu-la i indiqueu el tipus d hibridació que presenten cadascun dels àtoms de carboni. b) Dibuixeu un seu isòmer constitucional de grup funcional i identifiqueu aquest grup funcional. c) Dibuixeu un seu isòmer constitucional de posició que presenti estereoisomeria geomètrica cis/trans. d) Dibuixeu un seu isòmer constitucional de posició que presenti estereoisomeria òptica, senyaleu el carboni asimètric. e) Dibuixeu el producte que s obtindria per escalfament del 4-penten-1-ol amb àcid acètic en presència d àcid sulfúric (catalitzador). f) Compareu de manera raonada el punt d ebullició del 4-penten-1-ol amb el de l 1-pentè i amb el de l àcid 4-pentenoic. 9

10 RESPSTES Considereu el 4-penten-1-ol i contesteu les següents preguntes: a) Dibuixeu-lo i indiqueu el tipus d hibridació que presenten cadascun dels àtoms de carboni. sp 2 sp 3 sp 2 H sp 3 sp 3 b) Dibuixeu un isòmer constitucional de grup funcional i identifiqueu aquest grup funcional. Podria ser un compost amb fórmula molecular C 5 H 10. Per tant, podria ser qualsevol dels èters següents: també, l aldehid o les cetones següents: H c) Dibuixeu un isòmer constitucional de posició que presenti estereoisomeria geomètrica cis/trans. Podria ser qualsevol dels alquens següents: H H H d) Dibuixeu un isòmer constitucional de posició que presenti esteroisomeria òptica, senyaleu el carboni asimètric. Podria ser qualsevol dels alcohols següents que presenten un àtom de carboni amb quatre substituents diferents: H * H e) Dibuixeu el producte que s obtindria per escalfament del 4-penten-1-ol amb àcid acètic en presència d àcid sulfúric (catalitzador). H + H H 2 S 4, f) Compareu el punt d ebullició del 4-penten-1-ol amb el de l 1-pentè i amb el de l àcid 4- pentenoic. Justifiqueu la resposta. < H < H * + H 2 L 1-pentè no pot formar ponts d hidrogen. Els àcids carboxílics tenen forces intermoleculars més fortes que els alcohols, formen dímers units per ponts d hidrogen. 10