introducciÓn · problemas y cuestiones de las olimpiadas de química. volumen 10. (s. menargues...

INTRODUCCIÓNElaprendizajedelaQuímicaconstituyeunretoalqueseenfrentancadaañolos,cadavezmás

escasos,estudiantesde2°debachilleratoqueeligen lasopcionesde“Ciencias”,“Cienciasde la

Salud”e“IngenieríayArquitectura”.Estotambiénconstituyeunretoparalosprofesoresque,no

solodebensercapacesdebuscarlaformamáseficazparaexplicarestadisciplina,sinoademás,

inculcarelinterésquenacedelreconocimientodelpapelquejuegalaQuímicaenlavidayenel

desarrollodelassociedadeshumanas.

Enestecontexto, lasOlimpiadasdeQuímicasuponenunaherramientamuy importanteyaque

ofrecen un estímulo, al fomentar la competición entre estudiantes procedentes de diferentes

centrosycondistintosprofesoresyestilosoestrategiasdidácticas.

Estacoleccióndecuestionesyproblemassurgiódelinterésporpartedelosautoresderealizar

unarecopilaciónde losexámenespropuestosendiferentespruebasdeOlimpiadasdeQuímica,

conel findeutilizarloscomomaterialdeapoyoensusclasesdeQuímica.Unavez inmersosen

esta labor, y a la vista del volumen de cuestiones y problemas reunidos, la Comisión de

OlimpiadasdeQuímicadelaAsociacióndeQuímicosdelaComunidadValencianaconsideróque

podía resultar interesante supublicaciónparaponerloadisposiciónde todos losprofesoresy

estudiantesdeQuímicaa losque lespudiera resultardeutilidad.Deestamanera,elpresente

trabajosepropusocomounposiblematerialdeapoyopara laenseñanzade laQuímicaen los

cursos de bachillerato, así como en los primeros cursos de grados del área de Ciencia e

Ingeniería. Desgraciadamente, no ha sido posible ‐por cuestiones que no vienen al caso‐ la

publicación del material. No obstante, la puesta en común de la colección de cuestiones y

problemasresueltospuedeservirdegermenparaeldesarrollodeunproyectomásamplio,enel

queeldiálogo,elintercambiodeideasylacomparticióndematerialentreprofesoresdeQuímica

condistintaformación,origenymetodología,peroconobjetivoseinteresescomunes,contribuya

aimpulsarelestudiodelaQuímica.

En elmaterial original sepresentan los exámenes correspondientesa las últimasOlimpiadas

NacionalesdeQuímica(1996‐2011)asícomootrosexámenescorrespondientesafaseslocalesde

diferentesComunidadesAutónomas.Enesteúltimo caso, sehan incluido sólo las cuestionesy

problemasquerespondieronalmismoformatoquelaspruebasdelaFaseNacional.Sepretende

ampliarelmaterialcon lascontribucionesquerealicen losprofesores interesadosen impulsar

este proyecto, en cuyo caso se harámención explícita de la persona que haya realizado la

aportación.

Las cuestiones sonde respuestasmúltiplesy sehan clasificadopormaterias,de formaqueal

final de cada bloque de cuestiones se indican las soluciones correctas. Los problemas se

presentancompletamenteresueltos.Enlamayorpartedeloscasosconstandevariosapartados,

queenmuchasocasionessepodríanconsiderarcomoproblemasindependientes.Esporelloque

enelcasodelasOlimpiadasNacionalessehaoptadoporpresentarlaresolucióndelosmismos

planteandoelenunciadodecadaapartadoy,acontinuación,laresolucióndelmismo,en lugar

de presentar el enunciado completo y después la resolución de todo el problema. En las

cuestionesyenlosproblemassehaindicadolaprocedenciayelaño.

Losproblemasycuestionesrecogidosenestetrabajohansidoenviadospor:

Juan A. Domínguez (Canarias), Juan Rubio (Murcia), Luis F. R. Vázquez y Cristina Pastoriza

(Galicia), JoséA.Cruz,NievesGonzález,Gonzalo Isabel (CastillayLeón),AnaTejero (Castilla‐

LaMancha),PedroMárquez(Extremadura),PilarGonzález(Cádiz),ÁngelF.Sáenzde laTorre

(La Rioja), José Luis Rodríguez (Asturias),Matilde Fernández (Baleares), Fernando Nogales

(Málaga).

Finalmente,losautoresagradecenaHumbertoBuenosuayudaenlarealizacióndealgunasde

lasfigurasincluidasenestetrabajo.

Losautores

ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen10.(S.Menargues&F.Latre) 1

11.ESTRUCTURAATÓMICA

11.1.DeacuerdoconelmodeloatómicodeBohr,laenergíadelosdiferentesniveleselectrónicosdelosátomoshidrogenoides(unátomohidrogenoideesaquelqueposeeunsoloelectrón,comoporejemploel ,el ,etc.)vienedada,eneV,por

=‐13,6 / dondeZrepresentaelnúmerodeprotonesdelnúcleo.Suponga las especies hidrogenoides y , y que ambas se encuentran en su estadoelectrónicofundamental.SegúnelmodelodeBohr:a)¿Encuáldeellasgiraríaelelectrónmásrápidamente?b)¿Cuálseríalarelaciónentrelasvelocidadesdeamboselectrones?c)¿Cuáldelosdoselectronesdescribiráórbitasmáspróximasalnúcleo?

(Murcia1997)

a)EnelmodelodeBohr:

mv2

r=

14πε0

Ze2

r2

mvr=nh2π

v=Ze2

2hε01n

r=h2ε0Zπme2

n2

Paraambasespeciesn=1, luego lavelocidad con laquegirael electrónesdirectamenteproporcionalalvalordeZ,luegogiramásrápidoelelectróndel .

b)Aplicandolaecuaciónobtenidaenelapartadoanterior:

vv

=

Z e2

2hε01n

Z e2

2hε01n

vv

=ZZ

=2

c) Para ambas especies n = 1, luego el radio de la órbita en la que gira el electrón esinversamenteproporcionalalvalordeZ:

r h ε0Zπme2

n

Porlotanto,describeórbitasmáspróximasalnúcleoelelectróndelBe3+.


11.2.Enunrecipientecerradoseencuentraunaciertacantidaddehidrógenoatómicoenestadogaseoso.Eventualmenteseproducencolisionesreactivasdeestosátomosparaformarmoléculas,proceso que transcurre condesprendimientode energía. Suponga que seproduceunade

estascolisionesyquelamoléculade formadarecibetodalaenergíaliberadaenlareacciónen forma de energía cinética traslacional. Considere ahora que estamolécula (para la queignoraremos cualquier otra contribución energética) choca con un átomo de hidrógenocediéndole,entodooenparte,suenergíacinética.Sielátomodehidrógenoseencuentraensuestado electrónico fundamental, ¿seríaposible el pasoaun estado electrónico excitado comoconsecuenciadeestacolisión?Suponga ahora que un átomo de hidrógeno, en un estado electrónico excitado (por ejemplo,n=3)regresaalnivelfundamentalmediantelaemisióndeunfotón,¿podríaesefotóndisociarunamoléculade ?Datos.ConstantedePlanck,h=6,63·10 J·sVelocidaddelaluz,c=3·10 m· ConstantedeRydberg,R=109677,6 ,NúmerodeAvogadro,L=6,022·10 Energíadedisociacióndelhidrógenomolecular=458kJ· .

(Murcia1998)

LaenergíaliberadaenlaformacióndeunamoléculadeH :

458kJmol

103J1kJ

1mol

6,022·1023moleculas=7,60·10

Jmolecula

Relacionandoestaenergíaconlacorrespondienteaunsaltocuántico:

ΔE=hν=hcλ

1λ=

7,60·10 J

6,63·10 J·s 3·108m·s1cm100m

=38238cm–1

Laecuacióncorrespondienteaunsaltocuánticoes:

1λ=R

1n–

1n

Considerando que el átomo se encuentra en su estado fundamental (n = 1) para que seproduzcaunsaltoelectrónicoesnecesarioquelaenergíaaportada(1/λ)hagaquen 2.

38238cm =109677,6cm 1–1n

n =1,24

Como se observa, 1,24 < 2, por lo tanto, con la energía liberada en la formación de unamoléculadeH elelectrónnopuedepasaraunestadoelectrónicoexcitado.

Laenergíadelfotónliberadoenelsaltoelectrónicodesdeelnivelcuántico3al1es:

ΔE hcR1

n–

1

n


Sustituyendolosvaloresdelsalto:

ΔE= 6,63·10 J·s 3·108m·s 109677,6cm– 100m1cm

1–13

=1,94·10 J

ComparandoestaenergíaconlacorrespondientealadisociacióndelamoléculadeH :

1,94·10J

molecula6,022·1023moleculas

mol1kJ

103J=1167,7

kJmol

Como se observa, 1167,7 kJ > 458 kJ, por tanto, con la energía correspondiente al fotónemitidoalpasarelelectróndesdeelniveln=3hastaelniveln=1síesposibledisociarlamoléculade .

11.3.a)¿Cuáldelossiguientessímbolosproporcionamásinformaciónacercadelátomo: o?¿Porqué?

b) Indique los números cuánticos que definen el orbital que ocupa el electrón diferencial del.

c) Si el átomo de gana tres electrones, ¿cuál será la configuración electrónica del ionresultante?

(Extremadura1998)

a)Enelsímbolo Na,23eselnúmeromásico,queindicaelnúmerodenucleones(protones+neutrones)queexistenenelnúcleodeeseátomo.

En el símbolo Na, 11 es el número atómico, que indica el número de protones queexistenenelnúcleodeeseátomo.Comosetratadeunaespecieneutra,esenúmerotambiénindicaelnúmerodeelectrones.

Portanto,elsímboloqueofrecemásinformaciónes .

b)Laestructuraelectrónicaabreviadadel Ases[Ar]3d 4s 4p .Elelectróndiferenciadorseencuentraenunorbital4palque le corresponden lossiguientesvaloresde losnúmeroscuánticosn,lym:

orbital4pn=4l=1m=0,+1,‐1

c)Sielátomo3 Asganatreselectrones,consigueunaconfiguraciónelectrónicadegasinerte,muyestable,quees[Ar] .


11.4. Para los enunciados siguientes A y B, sólo una afirmación es correcta. Subraya lasafirmacionescorrectasparacadaenunciado.A. Rutherford y sus colaboradores realizaron experimentos en los que dirigían un haz departículasalfasobreunadelgadaláminadeoro,yobservaronque:

a)Lamayoríadelaspartículassedesviabanmucho.b)Sedesviabanpocaspartículasyconángulospequeños.c)Sedesviabanlamayoríadelaspartículasconángulospequeños.d)Sedesviabanpocaspartículasperoconángulosgrandes.

B.Deestehechodedujeronque:a)Loselectronessonpartículasdemasaelevada.b)Laspartesdelátomoconcargapositivasonmuypequeñasypesadas.c)Laspartesdelátomoconcargapositivasemuevenavelocidadescercanasaladelaluz.d)Eldiámetrodelelectrónesaproximadamenteigualaldiámetrodelnúcleo.

(C.Valenciana1998)

El experimento realizado por Rutherford,GeigeryMarsdenen1907enManchesterllevóaunnuevomodeloatómico,elmodelonuclear.

LasafirmacionescorrectasparalaspropuestasAyBson,respectivamente:

d) Sedesviabanpocaspartículaspero conángulosgrandes.

b)Laspartesdelátomoconcargapositivasonmuypequeñasypesadas.

11.5.Indicacuálocuálesdelasafirmacionessiguientessonaceptables,explicandobrevementeporquéunaslosonyotrasno.Unorbitalatómicoes:a)Unazonadelespacioenlaqueseencuentrandoselectrones.b)Unazonadelespacioenlaqueseencuentraunelectrón.c)UnafunciónmatemáticaqueessolucióndelaecuacióndeSchrödingerparacualquierátomo.d) Una función matemática que es solución de la ecuación de Schrödinger para átomoshidrogenoides.e) El cuadrado de una función de onda de un electrón que expresa una probabilidad depresencia.

(C.Valenciana1998)

a) No aceptable. Falta decir que la probabilidad de encontrar un electrón debe ser muyelevadayquesihaydos,deacuerdoconelPrincipiodeExclusióndePauli,debentener losspinesopuestos.

b) No aceptable. Falta decir que la probabilidad de encontrar un electrón debe ser muyelevada.


c‐d) No aceptable. La ecuación de Schrödinger describe el movimiento de los electronesconsideradoscomoondasynocomopartículas.

e)Aceptable.Elcuadradodelafuncióndeondas,Ψ ,representalaprobabilidaddeencontraralelectrónenunaregióndeterminada,esdecir,el“orbital”:regióndelespacioenlaquehayunamáximaprobabilidaddeencontraralelectrón.

11.6.Contestaverdaderoofalsoalasafirmacionessiguientesjustificandolarespuesta.DelafamosaecuacióndeSchrödinger:

8

0

sepuededecirque:a)Estaecuacióndiferencialrepresentaelcomportamientodeloselectronesenlosátomos.b) notienesentidofísico,sinoquesimplementeesunafunciónmatemática.c)Vrepresentalaenergíapotencialdelelectrón.d)Erepresentalaenergíacinéticadelelectrón.

(C.Valenciana1999)

a)Falso. La ecuación no representa el comportamiento de los electrones, es la función deondaΨlaqueindicadichocomportamiento.

b)Verdadero. La función de onda Ψ no tiene significado físico, la interpretación física laproporciona Ψ , que representa la probabilidad de encontrar al electrón en una regióndeterminada.

c)Verdadero.Vrepresentalaenergíapotencialdelelectrónenunátomo.

d)Falso.Erepresentalaenergíatotaldelelectrónenunátomo.

11.7.Del siguientegrupodenúmeroscuánticospara loselectrones, ¿cuáles falso? Justifica larespuesta.a)(2,1,0,‐½)b)(2,1,‐1,½)c)(2,0,0,‐½)d)(2,2,1,‐½)

(C.Valenciana1999)

Losvaloresposiblesdelosnúmeroscuánticosson:

n=1,2,3,4,….,∞

l=0,1,2,3,….(n1)l=

0→orbitals1→orbitalp2→orbitald3→orbitalf

m =0,±1,±2,±3,…±l

m =±½

a) El conjunto de números cuánticos (2, 1, 0, ‐½) para un electrón es correcto ya que nopresenta ninguna discrepancia en los valores de los mismos y corresponde a un electrónsituadoenunorbital2p.

b) El conjunto de números cuánticos (2, 1, ‐1,½) para un electrón es correcto ya que nopresenta ninguna discrepancia en los valores de los mismos y corresponde a un electrónsituadoenunorbital2p.


c) El conjunto de números cuánticos (2, 0, 0, ‐½) para un electrón es correcto ya que nopresenta ninguna discrepancia en los valores de los mismos y corresponde a un electrónsituadoenunorbital2s.

d)Elconjuntodenúmeroscuánticos(2,2,1,½)paraunelectrónesfalsoyaquesielnúmerocuánticon=2,elnúmerocuánticolsólopuedevaler0ó1.

11.8.Contestaverdaderoofalsoalasafirmacionessiguientesjustificandolarespuesta:Paraeloxígeno(Z=8)

a)1 2 2 3

esunestadoprohibido.

b)1 2 2

esunestadoprohibido.

c)1 2 2

esunestadoexcitado.

d)1 2 2

esunestadofundamental.

(C.Valenciana1999)

Paraqueun átomo se encuentre enun estado fundamental debe cumplir los principiosdelproceso“aufbau”:

Principio de mínima energía: “los electrones van ocupando los orbitales según energíascrecientes”.

Principio de Máxima Multiplicidad de Hund “en los orbitales de idéntica energía(degenerados), los electrones se encuentran lomás separadosposible,desapareados y con losspinesparalelos”.

Principio de Exclusión dePauli: “dentrodeunorbital sepuedenalojar, comomáximo,doselectronesconsusspinesantiparalelos”.

a)Falso.Laconfiguraciónelectrónicapropuestaparaelátomodeoxígeno:

1s 2s 2p 3s

corresponde a un estado excitado ya que el electrón que se encuentra en el orbital 3sincumpleelPrincipiodeMínimaEnergíaydeberíaestaralojadoenunodelosorbitales2pyconelspinopuesto.

b)Falso.Laconfiguraciónelectrónicapropuestaparaelátomodeoxígeno:

1s 2s 2p

corresponde a un estado excitado ya que uno de los electrones que se encuentran en elorbital2p o2p incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíaydeberíaestaralojadoenelorbital1s.


c)Falso.Laconfiguraciónelectrónicapropuestaparaelátomodeoxígeno:

1s 2s 2p

corresponde a un estadoprohibido ya que uno de los electrones alojado en el orbital 2sincumpleelPrincipiodeExclusióndePauliydeberíatenerelspinopuestoalotroelectróndelorbital.

d)Verdadero.Laconfiguraciónelectrónicapropuestaparaelátomodeoxígeno:

1s 2s 2p

corresponde a un estado fundamental ya que todos los electrones cumplen los tresprincipios.

11.9.Alhacer incidirunacierta radiación sobreátomosdeunmismoelemento seobservaunespectro de emisión, entre cuyas líneas aparecen las correspondientes a las frecuencias6,028·10 y2,098·10 .Determine:a)Lanaturalezadelosátomosirradiados.b)Lafrecuenciadelaradiaciónincidente.c)Eltamañodelosátomosexcitados.

(Datos.Ensuestadofundamental,elátomodehidrógenotieneunradiode0,529Å;1Å=10 m;1eV=1,6·10 J.SupongaaplicableelmodeloatómicodeBohr,secumpleE=‐13,2( / )eV)

(Murcia2001)

a)Laecuaciónparacalcularlaenergíacorrespondienteaunsaltoelectrónicoes:

ΔE=13,2Z1

n–

1

n

siendoparaunespectrodeemisión,n =niveldellegadayn =niveldepartida.

Enelcasodelalíneaqueaparecea6,028·10 s :

λ1=6,028·1015s

3·108m·s109nm1m

=498nm

EsevalordelongituddeondaaparecedentrodelazonaVISdelEEM(400‐700nm),porloquese tratadeuna líneaquecorrespondeaun saltodeundeterminadonivel cuánticohastaelniveln =2(seriedeBalmer).

Enelcasodelalíneaqueaparecea2,098·10 s :

λ2=2,098·1015s

3·108m·s109nm1m

=1430nm

Esevalorde longituddeondaaparecedentrode lazona IRdelEEM, cercade laregiónVIS(>700nm),porloqueprobablementesetratadeunalíneaquecorrespondeaunsaltodeundeterminadonivelcuánticohastaelniveln1=3(seriedePaschen).


Lasenergías,eneV,correspondientesadichasfrecuenciassecalculanmediantelaexpresión:

ΔE=h

donde,heslaconstantedePlanckylafrecuenciadelalínea.

ΔE= 6,626·10 J·s 6,028·1015s1eV

1,602·10 J=24,96eV

ΔE= 6,626·10 J·s 2,098·1015s1eV

1,602·10 J=8,69eV

Sustituyendoestosvaloresenlaecuacióndelaenergíacorrespondienteaunsaltoelectrónico,sepuedeobtenerelvalordeZ,lanaturalezadelosátomosirradiados,yn ,niveldesdeelqueseproduceelsaltoelectrónicodelosátomosirradiados.

24,96=13,2Z12–

1

n

8,69=13,2Z13–

1

n

Z=3n =5

loselectronessaltandesdeelnivelcuántico =5

losátomosirradiadoscorrespondenalelementodeZ=3.

b) La radiación incidente debe proporcionar la energía para calcular realizar el saltoelectrónicodesdeelestadofundamental,n1=1,hastaelestadoexcitadocorrespondientealnivelcuánticon2=5.

Secalculapreviamente laenergíadel salto,que tendrásignopositivoyaqueparaexcitarelátomoéstedebeabsorberenergía:

ΔE=13,2 311–

15

=114,05eV

ΔE=114,05eV1,602·10 J

1eV=1,825·10 J

Lafrecuenciaes:

ν=1,825·10 J

6,626·10 J·s=2,75·1016Hz

c)Laecuaciónqueproporcionaeltamañodelosátomos(Å)enelmodelodeBohres:

r=0,529nZ

LosátomosexcitadosdelelementodeZ=3correspondenalvalorden=5:

r=0,529A5310 m

1A=4,41·10 m


11.10.Indicalaposibleexistenciadelosorbitales:a)2f b)5g c)3p d)4d e)3g f)5f.Justificalarespuesta.

(C.Valenciana2002)


n=1,2,3,4,….,∞

l=0,1,2,3,….(n1)l=

0→orbitals1→orbitalp2→orbitald3→orbitalf4→orbitalg

m=0,±1,±2,±3,…±l

s=±½

a) Al orbital 2f le corresponden los números cuánticos n = 2 y l = 3. Este último valor esimposibleyaquesin=2,losúnicosvaloresposiblesdelson0y1.Portanto,elorbital2fnopuedeexistir.

b)Alorbital5glecorrespondenlosnúmeroscuánticosn=5yl=4.Valoresquesoncorrectos.Portanto,elorbital5gsípuedeexistir.

c)Alorbital3plecorrespondenlosnúmeroscuánticosn=3yl=1.Valoresquesoncorrectos.Portanto,elorbital3psípuedeexistir.

d)Alorbital4dlecorrespondenlosnúmeroscuánticosn=4yl=2.Valoresquesoncorrectos.Portanto,elorbital4dsípuedeexistir.

e) Al orbital 3g le corresponden los números cuánticos n = 3 y l = 4. Este último valor esimposibleyaquesin=3,losúnicosvaloresposiblesdelson0,1y2.Portanto,elorbital3gnopuedeexistir.

f)Alorbital5flecorrespondenlosnúmeroscuánticosn=5yl=3.Valoresquesoncorrectos.Portanto,elorbital5fsípuedeexistir.

11.11.Dadas las siguientes configuraciones electrónicas, justifica cuáles son aceptables comoconfiguración electrónica en el estado fundamental, cuáles lo son como configuraciónelectrónicaexcitadaycuálessonprohibidas.a)1 2 2 3 3 b)1 2 3 c)1 2 2 2 d)7 e)1 2 2 3

(C.Valenciana2003)

a)Laconfiguraciónelectrónica cumpleelPrincipiodeMínimaEnergíaporloquecorrespondeaunestadofundamental.

b)Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueantesdecomenzarallenarseelsubnivel3ddebíahaberseocupadoelsubnivel2pporloquecorrespondeaunestadoexcitado.


c)Laconfiguraciónelectrónica correspondeaunestadoprohibido,yaquenoexisteelsubnivel2d.

d)Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueantesdecomenzar a llenarse el subnivel 7d debía haberse llenado el subnivel 1s por lo quecorrespondeaunestadoexcitado.

e)Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueantesdecomenzarallenarseelsubnivel3pdebíahaberseocupadoelsubnivel3sporloquecorrespondeaunestadoexcitado.

11.12.Completelasiguientetabla:Símbolo Protones Neutrones Electrones Carga

Pb82208 0 31 38 +3

52 75 54Au 117 ‐1

(Murcia2004)

Recordandoque:

Z=nºatómico=nºdeprotones=nºdeelectrones(átomoneutro)

A=nºmásico=nºdeprotones+nºdeneutrones

EnelcasodelPb:

SiZ=82ylacargaes0,elátomotiene82protonesy82electrones.

SiA=208yelátomotiene82protones,tiene(208–82)=126neutrones.

Enelcasodelelementocon31protones:

Z=31ylacargaes+3,elátomotiene31protonesy(31–3)=28electrones.

Sitiene31protonesy38neutrones,A=(31+38)=69.

Si Z = 31, su estructura electrónica abreviada es [Ar] 3d 4s 4p . La suma de lossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo13yelvalorden=4al4°periodo:

B(n=2),Al(n=3),Ga(n=4),In(n=5),Tl(n=6)

SetratadelelementoGa(galio).

Enelcasodelelementocon52protones:

Z=52y54electrones,lacargaes(52–54)=‐2.


Si Z = 52, su estructura electrónica abreviada es [Kr] 4d 5s 5p . La suma de lossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo14yelvalorden=5al5°periodo:

C(n=2),Si(n=3),Ge(n=4),Sn(n=5),Pb(n=6)


SetratadelelementoSn(estaño).

EnelcasodelAu:

Suestructuraelectrónicaes[Xe]4f 6s 5d ,esteelementotiene54(ZdelXe)+1+14+10=79protones.

SiZ=79ylacargaes‐1,elátomotiene(79+1)=80electrones.


Latablacompletaes:

Símbolo Protones Neutrones Electrones Carga

Pb82208 82 126 82 0

3169 31 38 28 +3

52127 52 75 54 ‐2

79196 79 117 80 ‐1

11.13.Calculalalongituddeonda,lafrecuenciaylaenergíadelaradiaciónqueseemitecuandoun electrón del átomo de hidrógeno salta del nivel n = 3 al n = 1. ¿A qué línea del espectrocorresponde?Silaenergíadelelectrónensuestadofundamentalesde13,6eV,calculalaenergíadelelectrónenelniveln=3.

(Datos.RH=109677cm–1,h=6,626·10 J·s,1eV=1,602·10 J;c=3·108m· )(C.Valenciana2005)

Lalongituddeondadelaradiaciónasociadaaunsaltoelectrónicosecalculapormediodelaexpresión:

1λ=RH

1

n12

1

n12

sustituyendo:

1λ=109677cm

11

1

32=97491cm

dedonde:

λ=1

97491cm=1,026·10 cm

1m10 cm

10 nm1m

=102,6nm

Larelaciónentrefrecuenciaylongituddeondavienedadaporlaexpresión:

c=λ·ν

sustituyendo:

ν=3·108m·s1

1,026·105cm102cm1m

=2,92·1015s1

Laenergíadelaradiaciónemitidaes:


∆E=h·ν∆E= 6,626·10 J·s 2,92·1015s 1eV

1,602·10 J=12,1eV

Por tratarse de un espectro de emisión, la energía es desprendida y el signo es negativo,ΔE=‐12,1eV.

SetratadeunalíneadelaseriedeLyman(n =1)queaparecea102,6nm.

Si laenergíadeunelectrónenelestadofundamentales13,6eV,laenergíaqueposeeenundeterminadonivelcuánticosecalculamediantelaexpresión:

E=‐13,6n

(eV)

Elvalordelaenergíaenelnivel3es:

E=‐13,6eV

32=‐1,511eV

11.14. En los siguientes párrafos modifica, de aquello que no está subrayado, lo que seaincorrecto:a)Paraunfotónlarelaciónentrelafrecuencia(ν)ylalongituddeonda(λ)esν=1/λ.b)Los fotones de luzultravioletade λ=300nmposeenmenor energía que los de radiacióninfrarrojadeλ=1000nm.c)Enunátomohidrogenoidelaenergíadelosorbitales3desmayorqueladelorbital3s.d)Siunelectróntienelosnúmeroscuánticosn=6,l=4,m=‐3,s=+½elorbitalqueocupaesel6f.e)La seriede líneasdeBalmerdelátomodehidrógeno correspondea las transicionesdesden=3,4,5,6,…hastan=1(n=nºcuánticoprincipal).f)Enelátomodehidrógenolatransición3d3psologeneraunalíneaespectralenelespectrodeemisióndelhidrógeno

(C.Valenciana2005)(C.Valenciana2011)

a)Larelaciónentrelafrecuenciaylalongituddeondavienedadaporlaexpresión:

c=λ·ν

b)Laenergíadeunfotónsecalculamediantelaexpresión:

E=hcλ

Comoseobserva,laenergíaesinversamenteproporcionalalvalordelalongituddeonda,λ.Portanto,losfotonesdeluzUVdeλ=300nmposeenmayorenergíaquelosradiaciónIRdeλ=1000nm.

c)DeacuerdoconeldiagramadeenergíadeorbitalesMoeller,losorbitales3dtienenmayorenergíaquelosorbitales3s.

d)Unelectrónqueseencuentraenunorbital6ftienelossiguientesvaloresparalosnúmeroscuánticos:

n=6 l=3 m=0,±1,±2,±3 s=±½


e)LaseriedelíneasdeBalmerdelátomodehidrógenocorrespondealastransicionesdesden=3,4,5,6,…hastan=2(n=nºcuánticoprincipal).

f) Un electrón que se encuentra en el orbital 3d solo genera una línea en el espectro deemisióncuandocaealorbital3p.

(Enlacuestiónpropuestaen2011sereemplazalaopciónc)porlaf),enlad)secambianlosnúmeroscuánticosyelorbital6fpor7d).

11.15.Completalatablasiguiente:

Z Elemento Símbolo Grupo Periodo ConfiguraciónElectrónica

Nºelectronesdesapareados

28 Ni 33 As 53 I I79 Au Au Au

(C.Valenciana2005)

El elemento cuyo símbolo esNi y número atómico es 28 es elníquel cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes [Ar] .Lasumade los superíndices indicaquepertenecealgrupo10yelvalorden=4indicaqueperteneceal4ºperiodo.

Laconfiguraciónelectrónicadel ionNi es[Ar] yaquepierdedoselectronesexternosdelorbital4s.Ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales3des:

3d

Comoseobserva,presentadoselectronesdesapareados.

ElelementocuyosímboloesAsynúmeroatómicoes33eselarsénicocuyaconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[Ar] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo15yelvalorden=4indicaqueperteneceal4ºperiodo.

LaconfiguraciónelectrónicadelionAs es[Ar] yaqueganatreselectronesensucapamásexterna.Ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales4sy4pes:

4s 4p

Comoseobserva,notieneelectronesdesapareados.

El elemento cuyo símbolo es I y número atómico es 53 es el iodo cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Kr] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo17yelvalorden=5indicaqueperteneceal5ºperiodo.

Ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales5sy5pes:

5s 5p

Comoseobserva,presentaunelectróndesapareado.


LaconfiguraciónelectrónicadelionI es[Kr] yaquegana1electrónensucapamásexterna.

El elemento cuyo símbolo es Au y número atómico es 79 es el oro cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Xe] .Lasumadelossuperíndicesdelosorbitalessydindicaquepertenecealgrupo11yelvalorden=6indicaqueperteneceal6ºperiodo.

Ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales6sy5des:

6s 5d


11.16.ElátomodeazufretieneunvalordeZ=16.Indicacuálessuconfiguraciónelectrónicayescribe la serie completa de los cuatro números cuánticos para los cuatro electrones que seencuentranenelorbital3p.

(Canarias2006)

Laestructuraelectrónicaabreviadadel Ses[Ne] .

Losvaloresdelosnúmeroscuánticosn,l,mysdeloscuatroelectronessituadosenelorbital3psonlossiguientes:

n=3(portratarsedeunorbitaldel3erniveldeenergía)

l=1(portratarsedeunorbitalp)

m=0,+1, ‐1 (por laexistenciade3orbitalesp,yaqueelsubnivelpestátriplementedegenerado)

s=+½(paratreselectrones)y‐½(paraelcuartoelectróndelsubnivel)

11.17. Dados los siguientes conjuntos de números cuánticos (n, l, ), justifica si son o nocorrectos:a)(2,1,0) b)(2,2,‐1) c)(2,1,2) d)(0,0,0) e)(5,4,5)

(PreselecciónC.Valenciana2006)


n=1,2,3,4,….,∞

l=0,1,2,3,….(n1)l=


m =0,±1,±2,±3,…±l

a) El conjunto de números cuánticos (2, 1, 0) es correcto ya que no presenta ningunadiscrepanciaenlosvaloresdelosmismosycorrespondeaunorbital2p.

b)Elconjuntodenúmeroscuánticos(2,2,‐1)esincorrectoyaquesielnúmerocuánticon=2,elnúmerocuánticolsólopuedevaler0ó1.


c)Elconjuntodenúmeroscuánticos(2,1,2)esincorrectoyaquesielnúmerocuánticol=1,elnúmerocuánticom solopuedevaler‐1,0ó+1.

d)Elconjuntodenúmeroscuánticos(0,0,0)esincorrectoyaqueelnúmerocuánticondebevalerporlomenos1.

e)Elconjuntodenúmeroscuánticos(5,4,5)esincorrectoyaquesielnúmerocuánticol=4,elnúmerocuánticom solopuedevaler‐4,‐3,‐2,‐1,0,+1,+2,+3ó+4.

11.18.Dadas las siguientes configuraciones electrónicas, justifica cuáles son aceptables comoconfiguracioneselectrónicasenelestado fundamentaldealgúnelemento,cuáles lossoncomoconfiguracioneselectrónicasexcitadasycuálessoninaceptables:

a)1 2 2 5 b)1 2 2 2 c)2 d)1 2 2 3 e)5


a)Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueantesdecomenzarallenarseelsubnivel5gdebíahaberseocupadoelsubnivel3sporloquecorrespondeaunestadoexcitado.

b)La configuraciónelectrónica correspondeaunestado inaceptable, yaquenoexisteelsubnivel2d.

c)Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueantesdecomenzar a llenarse el subnivel 2s debía haberse ocupado el subnivel 1s por lo quecorrespondeaunestadoexcitado.

d) La configuración electrónica corresponde aunestado inaceptable, yaqueenelsubnivel2pcabencomomáximoseiselectrones.

e)Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueantesdecomenzar a llenarse el subnivel 5g debía haberse ocupado el subnivel 1s por lo quecorrespondeaunestadoexcitado.

11.19.De lossiguientesconjuntosdenúmeroscuánticos(n, l, , ), identifica losqueestánprohibidosenunátomoyjustificasucintamenteporquénosonválidos.a)(4,2,‐1,+½) b)(5,0,‐1,+½) c)(2,2,‐1,+½) d)(4,4,‐1,+½) e)(6,0,0,+½)



n=1,2,3,4,….,∞

l=0,1,2,3,….(n1)l=


m =0,±1,±2,±3,…±l

m =±½


a)El conjuntodenúmeroscuánticos (4,2, ‐1,+½)escorrecto yaquenopresentaningunadiscrepanciaenlosvaloresdelosmismosycorrespondeaunelectrónenunorbital4d.

b)Elconjuntodenúmeroscuánticos(5,0,‐1,+½)esprohibidoyaquesielnúmerocuánticol=0,elnúmerocuánticomlsólopuedevaler0.

c)Elconjuntodenúmeroscuánticos(2,2,‐1,+½)esprohibidoyaquesielnúmerocuánticon=2,elnúmerocuánticolsólopuedevaler0ó1.

d)Elconjuntodenúmeroscuánticos(4,4,‐1,+½)esprohibidoyaquesielnúmerocuánticon=4,elnúmerocuánticolsólopuedevaler0,1,2ó3.

e) El conjunto de números cuánticos (6, 0, 0, +½) es correcto ya que no presenta ningunadiscrepanciaenlosvaloresdelosmismosycorrespondeaunelectrónenunorbital6s.

11.20. ¿Qué elementos presentan las siguientes configuraciones electrónicas del estadofundamental?SeñalaaquégrupodelaTablaPeriódicapertenececadaelemento.

a)[Kr]4 5 5 b)[He]2 2 c)[Ar]3 4 4 d)[Xe]6 (PreselecciónC.Valenciana2007)

a)Elelementocuyaconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[Kr] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo16yelvalorden=5indicaqueperteneceal5ºperiodoqueestáintegradoporloselementos:

Oxígeno(n=2)

Azufre(n=3)

Selenio(n=4)

Telurio(n=5)

Polonio(n=6)

b) El elemento cuya configuración electrónica abreviada es [He] . La suma de lossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo14yelvalorden=2indicaqueperteneceal2ºperiodo(notieneelectronesd)queestáintegradoporloselementos:

Carbono(n=2)

Silicio(n=3)

Germanio(n=4)

Estaño(n=5)

Plomo(n=6)

c)Elelementocuyaconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[Ar] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo13yelvalorden=4indicaqueperteneceal4ºperiododelsistemaperiódicoqueestáintegradoporloselementos:

Boro(n=2)

Aluminio(n=3)

Galio(n=4)

Indio(n=5)

Talio(n=6)

d) El elemento cuya configuración electrónica abreviada es [Xe] 6s2. La suma de lossuperíndices indicaquepertenecealgrupo2yelvalorden=6 indicaqueperteneceal6ºperiodoqueestáintegradoporloselementos:

Berilio(n=2)

Magnesio(n=3)

Calcio(n=4)

Estroncio(n=5)

Bario(n=6)

Radio(n=7)


11.21.Determina si cada una de las siguientes configuraciones electrónicas representa elestadofundamentalounestadoexcitadodelátomodado.

1s 2s 2p

C

N

Be

O (PreselecciónC.Valenciana2007)

Paraqueun átomo se encuentre enun estado fundamental debe cumplir los principiosdelproceso“aufbau”:

‐ Principio de Mínima Energía: “los electrones van ocupando los orbitales según energíascrecientes”.

‐ Principio de Máxima Multiplicidad de Hund “en los orbitales de idéntica energía(degenerados), los electrones se encuentran lomás separadosposible,desapareados y con losspinesparalelos”.

‐ Principio de Exclusión dePauli: “dentrodeunorbital sepuedenalojar, comomáximo,doselectronesconsusspinesantiparalelos”.

Laconfiguraciónelectrónicapropuestaparaelátomodecarbono:

1s 2s 2p

correspondeaunestadoexcitadoyaqueloselectronesdeunodelosorbitales2pdeberíanestardesapareadosyconlosspinesparalelosporloqueseincumpleelPrincipiodeMáximaMultiplicidaddeHund.

Laconfiguraciónelectrónicapropuestaparaelátomodenitrógeno:

1s 2s 2p

correspondeaunestadoexcitadoyaqueunodeloselectronesdelosorbitales2pnotieneelmismo spin que los otros por lo que se incumple el Principio deMáximaMultiplicidad deHund.

Laconfiguraciónelectrónicapropuestaparaelátomodeberilio:

1s 2s 2p

correspondeaunestadoexcitadoyaqueelelectrónqueocupaelorbital2pdeberíaocuparel2sporloqueseincumpleelPrincipiodeMínimaEnergía.

Laconfiguraciónelectrónicapropuestaparaelátomodeoxígeno:

1s 2s 2p


corresponde a un estado fundamental ya que todos los electrones cumplen los tresprincipios.


Z Elemento Símbolo Grupo Bloque ConfiguraciónElectrónica


29 Cu Cu 80 Hg 17 Cl Cl23 V V

(C.Valenciana2007)

El elemento cuyo símbolo es Cu y número atómico 29 es el cobre cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ar] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo11yelvalorden=4queesunelementodel4ºperiodo.Elquetengaelectronesd,quepertenecealbloquedelosmetalesdetransición.

La configuración electrónica del ion Cu es [Ar] ya que pierde dos electrones de losorbitales 4s y 3d. De acuerdo con el Principio de Máxima Multiplicidad de Hund, ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales3des:

3d

Comoseobserva,elionCu presentaunelectróndesapareado.

El elementocuyo símboloesHgynúmeroatómico80es elmercurio cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Xe] .Lasumadelossuperíndicesdelosorbitaless,pydindicaquepertenecealgrupo12yelvalorden=6queesunelementodel6ºperiodo.Elquetengaelectronesd,quepertenecebloquedelosmetalesdetransición.

LaconfiguraciónelectrónicadelionHg es[Xe] yaquepierdedoselectronesdelorbitalmás externo (6s). De acuerdo con el Principio deMáximaMultiplicidad deHund, ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales5des:

5d

Comoseobserva,elionHg notieneelectronesdesapareados.

El elemento cuyo símbolo es Cl y número atómico 17 es el cloro cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes [Ne] .Lasumade lossuperíndices indicaquepertenecealgrupo17(esteperiodonotieneelectronesd)yelvalorden=3queesunelementodel3erperiodo.Elquetengaelectronesp,quepertenecealbloquedelosnometales.DeacuerdoconelPrincipiodeMáximaMultiplicidaddeHund,ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales3sy3pes:

3s 3p

Comoseobserva,elátomodeclorotieneunelectróndesapareado.


LaconfiguraciónelectrónicadelionCl es[Ne] yaqueganaunelectrónensucapamásexterna.

El elemento cuyo símbolo es V y número atómico 23 es el vanadio cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes [Ar] .Lasumade los superíndices indicaquepertenecealgrupo5yelvalorden=4queesunelementodel4ºperiodoyelquetengaelectronesd,quepertenecealbloquedelosmetalesdetransición.

LaconfiguraciónelectrónicadelionV es[Ar] yaquepierdedoselectronesdelorbitalmás externo (4s). De acuerdo con el Principio de Máxima Multiplicidad de Hund, ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales3des:

3d

Comoseobserva,elionV tienetreselectronesdesapareados.

11.23.Explicacuántas líneasespectralescabeesperarenelespectrodeemisióndelátomodehidrógeno considerando todas las transiciones posibles de los cuatro primeros nivelesenergéticosdedichoátomo.


Elnúmerodelíneasespectralescoincideconelnúmerodesaltoselectrónicosquesepuedenrealizar:

Desdeelniveln=4esposiblerealizartressaltoshastalosnivelesn=3,2y1.

Desdeelniveln=3esposiblerealizardossaltoshastalosnivelesn=2y1.

Desdeelniveln=2sóloesposiblerealizarunsaltohastaelniveln=1.

Eltotaldesaltosydelíneasespectralesposiblesesseis.

11.24. Dadas las siguientes configuraciones electrónicas, explica cuáles son aceptables comoconfiguracionesdelestadofundamentaldealgúnelemento,cuáleslosoncomoconfiguracioneselectrónicasexcitadasycuálessoninaceptables:

a)1 2 2 2 b)1 2 2 3 3 3 c)3 d)8 e)1 2 2 3 3 4 3 4


a)La configuración electrónica correspondeaunestado inaceptable, yaqueelsubnivel2dnoexiste.Además,losdoselectronessituadosendichosubniveldeberíanestarenelsubnivel2p.

b) La configuración electrónica incumple el PrincipiodeMínimaEnergía ya que antes de comenzar a llenarse el subnivel 3d debería haberse ocupado elsubnivel4sporloquecorrespondeaunestadoexcitado.

c)Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueantesdecomenzar a llenarse el subnivel 3s debía haberse ocupado el subnivel 1s por lo quecorrespondeaunestadoexcitado.


d)Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueantesdecomenzar a llenarse el subnivel 8g debía haberse ocupado el subnivel 1s por lo quecorrespondeaunestadoexcitado.

e) La configuración electrónica cumple todos losprincipiosdelproceso“aufbau”porloquecorrespondeaunestadofundamental.

11.25.Completalatablasiguiente:NºAtómico Símbolo Elemento Configuraciónelectrónicadelaespecie

31 Ga 35 Br 52 Te 82 Pb Pb


El elemento cuyo símbolo es Ga y número atómico 31 es el galio cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ar] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo13yelvalorden=4queesunelementodel4ºperiodo.

LaconfiguraciónelectrónicadelionGa es[Ar] yaquepierdetreselectronesexternos,unodelorbital4pydosdelorbital4s.

El elemento cuyo símbolo es Br y número atómico 35 es el bromo cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ar] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo17yelvalorden=4queesunelementodel4ºperiodo.

La configuración electrónica del ion Br es [Ar] ya que gana un electrón ycompletaelorbital4p.

El elemento cuyo símbolo es Te y número atómico 52 es el telurio (teluro) cuyaconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[Kr] ,lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo16yelvalorden=5queesunelementodel5ºperiodo.

LaconfiguraciónelectrónicadelionTe es[Kr] yaqueganadoselectronesycompletaelorbital5p.

El elemento cuyo símbolo es Pb y número atómico 82 es el plomo cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Xe] ,lasumadelossuperíndicesdelosorbitaless,pydindicaquepertenecealgrupo14yelvalorden=6queesunelementodel6ºperiodo.

11.26.Explicacuántas líneasespectralescabeesperarenelespectrodeemisióndelátomodehidrógenoconsiderandotodaslastransicionesposiblesdeloscincoprimerosnivelesenergéticosdedichoátomo.


Elnúmerodelíneasespectralescoincideconelnúmerodesaltoselectrónicosquesepuedenrealizar:

Desdeelniveln=5esposiblerealizarcuatrosaltoshastalosnivelesn=4,3,2y1.

Desdeelniveln=4esposiblerealizartressaltoshastalosnivelesn=3,2y1.

Desdeelniveln=3esposiblerealizardossaltoshastalosnivelesn=2y1.

Desdeelniveln=2sóloesposiblerealizarunsaltohastaelniveln=1.


Eltotaldesaltosydelíneasespectralesposiblesesdiez.

11.27. Dadas las siguientes configuraciones electrónicas, explica cuáles son aceptables comoconfiguracioneselectrónicasenelestado fundamentaldealgúnelemento,cuáles lossoncomoconfiguracioneselectrónicasexcitadasycuálessoninaceptables:

a)1 2 2 4 b)1 2 2 3 3 3 3 c)3 d)1 2 2 5 e)1 2 2 3 3 3 4 f)1 2 2 3 g)1 2 2 3 3 4 3 h)1 2 2 3 3 3 4 i)3

(PreselecciónC.Valenciana2009)(C.Valenciana2009)(PreselecciónC.Valenciana2010)

a)Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueantesdecomenzarallenarseelsubnivel4sdebíahaberseocupadoelsubnivel3sporloquecorrespondeaunestadoexcitado.

b) La configuración electrónica corresponde a un estadoinaceptable,yaquenoexisteelsubnivel3f.

c)Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueantesdecomenzar a llenarse el subnivel 3d debía haberse ocupado el subnivel 1s por lo quecorrespondeaunestadoexcitado.

d)Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueantesdecomenzarallenarseelsubnivel5gdebíahaberseocupadoelsubnivel3sporloquecorrespondeaunestadoexcitado.

e) La configuración electrónica corresponde a un estadoinaceptable,yaqueenelsubnivel4scabencomomáximodoselectrones.

f)Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueantesdecomenzarallenarseelsubnivel3sdebíahabersecompletadoelsubnivel2pporloquecorrespondeaunestadoexcitado.

g) La configuración electrónica corresponde a un estadoinaceptable,yaqueenelsubnivel3dcabencomomáximodiezelectrones.

h) La configuración electrónica corresponde a un estadoinaceptable,yaqueenelsubnivel3dcabencomomáximodiezelectrones.

i)Laconfiguraciónelectrónica correspondeaunestadoinaceptable,yaquenoexisteelsubnivel3f.

(LosapartadosheisoloaparecenenelexamendeC.Valenciana2009)

11.28.Completalatablasiguiente:NºAtómico Símbolo Elemento Configuración electrónica delaespecie

34 Se 51 Sb Sb81 Tl 88 Ra Ra



El elemento cuyo símbolo es Se y número atómico 34 es el selenio cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ar] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo16yelvalorden=4queesunelementodel4ºperiodo.

LaconfiguraciónelectrónicadelionSe es[Ar] yaquecaptadoselectronesycompletaelorbital4p.

ElelementocuyosímboloesSbynúmeroatómico51eselantimonio cuyaconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[Kr] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo15yelvalorden=5queesunelementodel5ºperiodo.

El elemento cuyo símbolo es Tl y número atómico 81 es el talio cuya configuraciónelectrónica abreviada es [Xe] , la suma de los superíndices indica quepertenecealgrupo13yelvalorden=6queesunelementodel6ºperiodo.

La configuraciónelectrónicadel ionTl es [Xe] yaque cedeun electróndelorbital6p.

El elemento cuyo símbolo es Ra y número atómico 88 es el radio cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Rn] ,lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo2yelvalorden=7queesunelementodel7ºperiodo.

11.29.De lossiguientesconjuntosdenúmeroscuánticos, indicacuálessonposiblesycuálesno,justificandolarespuesta:a)2,1,‐1,½ b)7,3,1,‐½ c)6,4,‐4,‐½ d)3,3,0,½ e)0,0,0,½

(C.Valenciana2009)


n=1,2,3,4,….,∞

l=0,1,2,3,….(n1)l=


m =0,±1,±2,±3,…±l

m =±½

a) El conjunto de números cuánticos (2, 1, ‐1, ½) para un electrón es posible ya que nopresenta ninguna discrepancia en los valores de los mismos y corresponde a un electrónsituadoenunorbital2p.

b) El conjunto de números cuánticos (7, 3, 1, ‐½) para un electrón es posible ya que nopresenta ninguna discrepancia en los valores de los mismos y corresponde a un electrónsituadoenunorbital7f.

c) El conjunto de números cuánticos (6, 4, ‐4, ‐½) para un electrón esposible ya que nopresenta ninguna discrepancia en los valores de los mismos y corresponde a un electrónsituadoenunorbital6g.


d)Elconjuntodenúmeroscuánticos(3,3,0,½)paraunelectrónes imposibleyaquesielnúmerocuánticon=3,elnúmerocuánticolsólopuedevaler0,1ó2.

e) El conjunto de números cuánticos (0, 0, 0,½) para un electrón es imposible ya que elnúmerocuánticonnopuedevaler0.


Z Elemento Símbolo ConfiguraciónElectrónica


Grupo Bloque

25 Mn 42 Mo 52 Te 78 Pt

(C.Valenciana2009)

ElelementocuyosímboloesMnynúmeroatómico25eselmanganesocuyaconfiguraciónelectrónica abreviada es [Ar] 4s 3d . La sumade los superíndices indica que pertenece algrupo7yelvalorden=4queesunelementodel4ºperiodo.Elquetengaelectronesd,quepertenecealbloquedelosmetalesdetransición.

LaconfiguraciónelectrónicadelionMn es[Ar] yaquepierdedoselectronesdelorbital4s. De acuerdo con el Principio de Máxima Multiplicidad de Hund, la distribución de loselectronesenlosorbitales3des:

3d

Comoseobserva,elionMn presentacincoelectronesdesapareados.

ElelementocuyosímboloesMoynúmeroatómico42eselmolibdenocuyaconfiguraciónelectrónica abreviada es [Kr] 5s 4d . La sumade los superíndices indica que pertenece algrupo6yelvalorden=5queesunelementodel5ºperiodo.Elquetengaelectronesd,quepertenecealbloquedelosmetalesdetransición.

LaconfiguraciónelectrónicadelionMo es[Kr] yaquepierdecuatroelectronesdelosorbital5sy4d.DeacuerdoconelPrincipiodeMáximaMultiplicidaddeHund,ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales4des:

4d

Comoseobserva,elionMo presentadoselectronesdesapareados.

El elemento cuyo símbolo es Te y número atómico 52 es el telurio cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Kr]5s 4d 5p .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo16yelvalorden=5queesunelementodel5ºperiodo.Elquetengaelectronesp,quepertenecealbloquedelosnometales,aunquesetratadeunmetaloide.

LaconfiguraciónelectrónicadelionTe es[Kr] yaqueganadoselectronesensucapamásexterna.

De acuerdo con el Principio de Máxima Multiplicidad de Hund, la distribución de loselectronesenlosorbitales5sy5pes:


5s 5p

Comoseobserva,elionTe notieneelectronesdesapareados.

El elemento cuyo símbolo es Pt y número atómico 78 es el platino cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Xe]4f 6s 5d .Lasumadelossuperíndicesdelosorbitaless,pydindicaquepertenecealgrupo10yelvalorden=6queesunelementodel6ºperiodo.Elquetengaelectronesd,quepertenecebloquedelosmetalesdetransición.

LaconfiguraciónelectrónicadelionPt es[Xe] yaquepierdedoselectronesdelosorbitales 6s y 5d. De acuerdo con el Principio de Máxima Multiplicidad de Hund, ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales5des:

5d

Comoseobserva,elionPt tienedoselectronesdesapareados.

11.31.Escribelasconfiguracioneselectrónicasdelassiguientesespecies:Cr, y .(Dato.Z=24)

(C.Valenciana2009)

Laconfiguraciónelectrónicadelcromo(Z=24)deberíaser1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d o,deformaabreviada,[Ar]4s 3d

4s 3d

Aunque si desaparea el electrón del orbital 4s y lo promociona al orbital 3d incumple elPrincipio deMínima Energía que dice que: “los electrones vanocupando losorbitales segúnenergíascrecientes, perode acuerdo con el PrincipiodeMáximaMultiplicidaddeHund quediceque:“enlosorbitalesdeidénticaenergía(degenerados),loselectronesseencuentranlomásseparados posible, desapareados y con los espines paralelos”, se consigue una estructuraelectrónicaconmásmultiplicidad(másestable)[Ar] :

4s 3d

que presenta ambos orbitales 4s y 3d, semillenos, con 6 electrones desapareados, conmásmultiplicidad,portanto,conmenosenergíayporellomásestable.

Ion . Si el cromopierdedos electrones, unodel orbital 4s y otrodel 3d, adquiere lasiguienteconfiguraciónelectrónica:[Ar] .

Ion . Si el cromopierde tres electrones, uno del orbital 4s y dos del 3d, adquiere lasiguienteconfiguraciónelectrónica:[Ar] .


11.32. Se tienen los elementos , y un tercer elemento C del cual se sabe que tiene 10electrones,7protonesy7neutrones.Sepide:a)¿Cuálesdelastresespeciesindicadassonátomosneutros?b)¿Algunasdeellasrepresentaun ion?Encasoafirmativo indicacuálsería lacargaysiestaseríalamásestabledelelemento.c)¿Cuálessonisótopos?¿Porqué?

(Canarias2010)

Enlaespecie A510 ,10eselnúmeromásico,queindicaelnúmerodenucleones(protones+

neutrones) que existen en el núcleode ese átomo, y 5 es el número atómico, que indica elnúmerodeprotones.Portanto,estaespecieestáformadapor5protonesy5neutrones.

Enlaespecie B511 ,11eselnúmeromásicoy5eselnúmeroatómico.Portanto,estaespecie

estáformadapor5protonesy6neutrones.

Como se deduce del símboloA yB son átomosneutros, y además, son isótopos ya quetienenelmismonúmeroatómicoydistintonúmeromásico.

LaespecieCserepresentacomo C ,setratadeunion.Laconfiguraciónelectrónicadelátomoneutro es 1s 2s 2p . Si gana3 electrones adquiere configuración electrónica,muyestable,degasinerte,1s 2s 2p ,concarga‐3.

11.33.Completalasiguientetabla:Nombre Especiequímica nºprotones nºelectrones nºneutrones nºmásico

34 63 35 80

cadmio 48 128 25 30


Recordandoque:



EnelcasodelCu (cobre)

SiA=63ylaespecietiene34neutrones,posee(63–34)=29protones.

Sitiene29protonesylacargaes+2,laespecieposee(29–2)=27electrones.

EnelcasodelBr (bromo)

Siposee35protonesylacargaes‐1,laespecietiene(35+1)=36electrones.

SiA=80ylaespecietiene35protones,posee(80–35)=neutrones45.

Enelcasodelcadmio(Cd):

Sielátomotiene48protonesynoposeecargatambiénposee48electrones.

SiA=128ylaespecietiene48protones,posee(128–48)=neutrones80.


EnelcasodelMn (manganeso)

Sitiene25protonesylacargaes+2,laespecieposee(25–2)=23electrones.


Latablacompletaes:

Nombre Especiequímica nºprotones nºelectrones nºneutrones nºmásicocobre 29 27 34 63bromo 35 36 45 80cadmio Cd 48 48 80 128

manganeso 25 23 30 48

11.34.Completalatablasiguiente:NºAtómico Símbolo Elemento Configuraciónelectrónicadelaespecie

49 In 52 Te 56 Ba Ba83 Bi Bi


El elemento cuyo símbolo es In y número atómico 49 es el indio cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Kr]5s 4d 5p .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo13yelvalorden=5queesunelementodel5ºperiodo.

LaconfiguraciónelectrónicadelionIn es[Kr] yaquepierdeelelectrónexternodelorbital5p.

El elemento cuyo símbolo es Te y número atómico 52 es el telurio cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Kr]5s 4d 5p .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo16yelvalorden=5queesunelementodel5ºperiodo.

LaconfiguraciónelectrónicadelionTe es[Kr] yaqueganadoselectronesensucapamásexterna.

El elemento cuyo símbolo es Ba y número atómico 56 es el bario cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Xe] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo2yelvalorden=6queesunelementodel6ºperiodo.

El elemento cuyo símbolo es Bi y número atómico 83 es elbismuto cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Xe] ,lasumadelossuperíndicesdelosorbitaless,pydindicaquepertenecealgrupo15yelvalorden=6queesunelementodel6ºperiodo.

11.35.¿Cuálesdelassiguientesconfiguracioneselectrónicascorrespondientesaátomosneutrosenelestadofundamentalsonincorrectas?a)1 2 3 3 b)1 2 2 3 3 4 3 c)1 2 2 3 3 d)1 2 2 3 3 e)1 2 2 2 3 3

(Galicia2011)

a)Incorrecta.Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíayaqueseocupanlossubniveles3sy3pantesqueel2p.


b)Correcta.Laconfiguraciónelectrónica incumpleelPrincipiodeMínimaEnergíaperosinembargopresentamayormultiplicidad.Setratadeunaexcepciónenlaconfiguraciónelectrónicadeloselementos.

c‐e)Incorrectas.Lasconfiguraciónelectrónica y nopuedenexistiryaqueensubnivel2pcabencomomáximoseiselectrones.

d)Correcta.Laconfiguraciónelectrónica cumpleelPrincipiodeMínimaEnergía.

11.36.Delassiguientescombinacionesdenúmeroscuánticos,justificacuálesnosoncorrectas.a)3,1,1,0 b)1,1,0,+½ c)5,3,‐3,‐½ d)2,1,‐2,+½ e)4,3,3,0 f)5,0,1,+½



n=1,2,3,4,….,∞

l=0,1,2,3,….(n1)l=


m =0,±1,±2,±3,…±l

m =±½

a) La combinación de números cuánticos (3, 1, 1, 0) no es correcta ya que si el númerocuánticon=3,elnúmerocuánticolsolopuedevaler0,1,o2;yademáselnúmerocuánticomssolopuedevalor±½.

b) La combinación de números cuánticos (1, 1, 0,½)no es correcta ya que si el númerocuánticon=1,elnúmerocuánticolsólopuedevaler0.

c)Lacombinacióndenúmeroscuánticos(5,3,‐3,‐½)escorrectayaquenopresentaningunadiscrepanciaenlosvaloresdelosmismosycorrespondeaunelectrónenunorbital5f

d) La combinacióndenúmeros cuánticos (2, 1,2,+½)noescorrecta yaque si el númerocuánticol=1,elnúmerocuánticomlsolopuedevaler‐1,0,+1.

e) La combinación de números cuánticos (4, 3, 3, 0) no es correcta ya que si el númerocuánticon=4,elnúmerocuánticolsolopuedevaler0,1,2o3;yademáselnúmerocuánticomssolopuedevalor±½.

f) La combinación de números cuánticos (5, 0, 1, +½)noes correcta ya que si el númerocuánticol=0,elnúmerocuánticom solopuedevaler0.


11.37.Completalatablasiguiente:NºAtómico Símbolo Elemento Configuración electrónica delaespecie

33 As 52 Te Te81 Tl Tl82 Pb


El elemento cuyo símbolo es As y número atómico 33 es elarsénico cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ar]4s 3d 4p .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo15yelvalorden=4queesunelementodel4ºperiodo.

LaconfiguraciónelectrónicadelionAs es[Ar] yaqueganatreselectronesycompletaelorbital4p.

El elemento cuyo símbolo es Te y número atómico 52 es el telurio (teluro) cuyaconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[Kr] ,lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo16yelvalorden=5queesunelementodel5ºperiodo.

El elemento cuyo símbolo es Tl y número atómico 81 es el talio cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Xe] ,lasumadelossuperíndicesdelosorbitaless,pydindicaquepertenecealgrupo13yelvalorden=6queesunelementodel6ºperiodo.

El elemento cuyo símbolo es Pb y número atómico 82 es el plomo cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Xe]4f 6s 5d 6p ,lasumadelossuperíndicesdelosorbitaless,pydindicaquepertenecealgrupo14yelvalorden=6queesunelementodel6ºperiodo.

La configuración electrónica del ion Pb es [Xe] ya que pierde los doselectronesexternosdelorbital6p.


12.SISTEMAPERIÓDICO

12.1.Imagineunprocesoenelquelosátomosdelitio,Li,emitieranrayosα(partículasde ).BasándosesolamenteenlaenergíadeloselectronesdescritaporelmodelodeBohr:a) Juzgue si endichoproceso seabsorbeo sedesprende energía y enquémedida (determínelocuantitativamente).Dato:Laenergíacorrespondienteacadaunadelasórbitas(segúnelmodelodeBohr)vienedadaporlaexpresión:

E=‐13,6 / b) ¿Cómo sería la diferencia entre las energías de ionización del átomo de litio y de la especieresultante?c)Calculelarelaciónporcentualqueexistiríaentreeltamañodelaespecieresultanteyeltamañodelátomodelitio.

(Murcia1999)

a)Elprocesopropuestoes:

Li H+α

Teniendoencuentaquelapartículaαseemiteyquelasestructuraselectrónicasson:

Li1s 2s ,luegoZ=3yn=2

H1s ,luegoZ=1yn=1

lavariacióndeenergíaasociadaalprocesoes:

ΔE=EH–ELi

EH=‐13,612

12=‐13,6eV

ELi=‐13,632

22=‐30,6eV

ΔE=‐13,6eV– ‐30,6eV =17eV

Comoseobserva,ΔE>0,luegosetratadeunprocesoendotérmico.

b)Laenergíadeionizacióndeunátomo,I,correspondealsaltoelectrónicodesden =valordelnúmerocuánticoprincipaldelelectróndiferenciadorhastan =.

I=E∞–En 13,6Z2

n2

Lasenergíasdeionizaciónysudiferenciason:

IH=13,612

12=13,6eV

ILi=13,632

22=30,6eV

ILi–IH=30,6eV–13,6eV=17eV

Valorquecoincideconlavariacióndeenergíaasociadaalprocesodelapartadoanterior.


c)LaecuaciónqueproporcionaeltamañodelosátomosenelmodelodeBohres:

r=kn2

Z

siendokunaconstante,Zelnúmeroatómicodelelementoynelnúmerocuánticoprincipaldelelectróndiferenciador.

LarelaciónentreeltamañodelátomodeHyeldeLies:

rHrLi=k12

1

k22

3

=34rH=

34rLi

12.2. Se dispone de 12,80 g de un óxido de hierro que por un proceso de reducción originan7,66gdehierro.Elrendimientodeesteprocesohasidodel85,58%.a)Determinelafórmuladelóxidodehierro.b)Nombreelóxidoobtenidodedosformas(dosnomenclaturas).c)Indiquelasvalenciasiónicasdelhierroydeloxígenoenesteóxido.d)Escribalasconfiguracioneselectrónicasdelosionesresultantesdelapartadoc.

(Extremadura1999)

a)LamasadeFequesedeberíadehaberobtenidoteniendoencuentaelrendimientodadoes:

7,66gFe100gFe teo85,58gFe exp

=8,95gFe

LamasadeOquecontieneelóxidoes:

12,80goxido–8,95gFe=3,85gO

Lafórmulaempíricadelóxidodehierroes:

3,85gO8,95gFe

1molO16gO

55,8gFe1molFe

=3molO2molFe

Formulaempırica:

b)ElnombrequecorrespondealcompuestoFe O es:

Nomenclaturasistemática:trióxidodedihierro

NomenclaturadeStock:óxidodehierro(III)

c) La valencia iónica de un elemento viene dada por el número de electrones que gana opierde para formar un ion estable. En este caso, al tratarse de hierro (III) quiere decir seformaelcatiónFe ,porloqueátomodeFepierdetreselectronesylavalenciaiónicaes+3.Como se tiene un óxido, se forma el anión O , el átomo de O gana dos electrones y lavalenciaiónicaes‐2.

d)LaestructuraelectrónicaabreviadadelO,elementodel2ºperiodoygrupo16delsistemaperiódicoes[He]2s 2p .SielátomoOganadoselectronessetransformaenelionO2–,cuyaconfiguraciónelectrónicaes[He] .


La estructura electrónica abreviada del Fe, elemento del 4º periodo y grupo 8 del sistemaperiódicoes[Ar]4s 3d .SielátomoFepierdetreselectronessetransformaenelionFe ,cuyaconfiguraciónelectrónicaes[Ar] .

12.3.SifueseaplicableelmodeloatómicodeBohr,calculecuáldeberíaserlasegundaenergíadeionizaciónparaellitio,deacuerdocondichomodelo.(Dato:Laenergíadeionizacióndelhidrógenoes2,179·10 J)

(Murcia2000)

Laenergíadeionizacióndelhidrógenoes:

IH=2,179·10J

atomo6,022·1023atomos

mol1kJ

103J=1312

kJmol

Laexpresiónquepermitecalcularlaenergíadeionización(kJ·mol )deunelementoes:

IX 1312Z2

n2

Lasegundaionizacióndellitiocorrespondealproceso:

Li (g)Li (g)+e

LaestructuraelectrónicadelLi es1s ,porlotanto,n=1.

ComoelLi noesunátomohidrogenoideseránecesariocalcularsucarganuclearefectiva.Alelectrón1s sóloleapantallaelelectrón1s ,porloqueaplicandolasegundaregladeSlaterparaelcálculodeconstantesdeapantallamiento:

“Paracadaelectrónconnigualalelectrónapantalladolacontribuciónes0,35porcadaelectrónapantallado,exceptoparael1squedichacontribuciónes0,31”.

Portanto,seobtienequelaconstantedeapantallamientoparaelLi es0,31.

La carga nuclear efectiva se obtiene restando a la carga nuclear la constante deapantallamiento,enestecaso:

Zef=Zσ=3–0,31=2,69

Sustituyendolosvaloresobtenidosenlaexpresióndelaenergíadeionización:

I =13122,692

12=9494kJ·mol

Estevaloressuperioralencontradoenlabibliografíaparalasegundaenergíade ionizacióndel litio, 7297kJ·mol , lo cual quieredecir que elmodelodeBohr no es aplicable en estecaso.


12.4.Laprimeraenergíade ionizacióndelNa esde500kJ/mol.Calcula la energíanecesariaparaextraerunelectrónaunátomodesodio.

(Dato.NúmerodeAvogadro,L=6,022·10 )(C.Valenciana2001)

CambiandolasunidadesdeI:

I1=500kJmol

1mol

6,022·1023atomo103J1kJ

=8,3·1019J

átomo

12.5.Ordena,dentrodecadapareja:a)Laespeciedemayortamaño: y ; y ;NyO;SiyN; y .b)Laespeciedemayorenergíadeionización:NayBe;MgyAl;AlyC;NyO;SyF.

(C.Valenciana2001)

a)EltamañodeunaespecieaumentaalaumentarelvalordelnúmerocuánticoprincipalnydisminuyealaumentarnúmeroatómicoyconellosucarganuclearefectivaZef.

Z =Z–σ siendoσlaconstantedeapantallamiento.

Na –F

El elemento con símbolo Na es el sodio y pertenece al grupo 1 y periodo 3 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes11.LaconfiguraciónelectrónicadelionNa es[He]2s 2p yaquecedeunelectróndesucapamásexterna.

El elemento con símbolo F es el flúor y pertenece al grupo 17 y periodo 2 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes9.LaconfiguraciónelectrónicadelionF es[He]2s 2p yaquecaptaunelectrónensucapamásexterna.

Se trata de especies isoelectrónicas, que tienen idéntica estructura electrónica, y por ello,tienenlamismaconstantedeapantallamientoσ,sinembargo,lacarganuclearefectiva,Z esmayorenelionsodioquetienemayornúmeroatómicoZ.

Ambos iones tienen el mismo valor de n = 2, sin embargo, como Z (Na ) > Z (F ), eltamañodel esmayorqueeldel .

Consultandolabibliografía,losvaloresdelradio(pm)son,F (133)>Na (99).

N –F

ElelementoconsímboloNeselnitrógenoypertenecealgrupo15yperiodo2delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes7.LaconfiguraciónelectrónicadelionN es[He]2s 2p yaquecaptatreselectronesensucapamásexterna.

El elemento con símbolo F es el flúor y pertenece al grupo 17 y periodo 2 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes9.LaconfiguraciónelectrónicadelionF es[He]2s 2p yaquecaptaunelectrónensucapamásexterna.


Se trata de especies isoelectrónicas, que tienen idéntica estructura electrónica, y por ello,tienenlamismaconstantedeapantallamientoσ,sinembargo,lacarganuclearefectiva,Z esmayorenelionfluoruroquetienemayornúmeroatómicoZ.

Ambos iones tienen el mismo valor de n = 2, sin embargo, como Z (F ) > Z (N ), eltamañodel esmayorqueeldel .

Consultandolabibliografía,losvaloresdelradio(pm)son,N (171)>F (133).

N–O

ElelementoconsímboloNeselnitrógenoypertenecealgrupo15yperiodo2delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes7.

El elementocon símboloOes eloxígenoyperteneceal grupo16yperiodo2del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes8.

Se trata de átomos que pertenecen almismo periodo por lo que tienen elmismo valor den=2,sinembargo,comoZ (O)>Z (N),eltamañodelNesmayorqueeldelO.

Consultandolabibliografía,losvaloresdelradio(pm)son,N(75)>O(73).

Si–N

El elemento con símbolo Si es el silicio y pertenece al grupo 14 y periodo 3 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes14.


Setratadeátomosquepertenecenadiferenteperiodoporloqueelfactornesdeterminantealahoradedeterminareltamañodelátomo.Comon(Si)>n(N),eltamañodelSiesmayorqueeldelN.

Consultandolabibliografía,losvaloresdelradio(pm)son,Si(117)>N(75).

Fe –Fe3+

El elemento con símbolo Fe es el hierro y pertenece al grupo 8 y periodo 4 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ar] 4s 3d . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes26.

LaconfiguraciónelectrónicadelionFe es[Ar]3d yaquecededoselectronesdesuorbitalmásexterno(4s).

LaconfiguraciónelectrónicadelionFe es[Ar]3d yaquecedetreselectrones,dosdesuorbitalmásexterno(4s),yotrodelanterior(3d).

Como se observa, el factor n no es determinante a la hora de determinar el tamaño de laespecie, sin embargo, la carga nuclear efectiva, Z , es mayor para el ion Fe ya que su


constantedeapantallamientoσesmenor.Portanto,comoZ (Fe )<Z (Fe ),eltamañodel esmayorqueeldel .

Consultandolabibliografía,losvaloresdelradio(pm)son,Fe (77)>Fe (65).

b)Laenergíadeionizacióndeunaespeciequímicapuedecalcularsemediantelaexpresión:

I=1312Zef2

n2

1312esunaconstanteenkJ mol Zefeslacarganuclearefectivaneselnúmerocuánticoprincipalqueindicaelperiodo

Lacarganuclearefectiva,Zef,secalculamediantelaexpresión:

Z =Z–σ

dondeσeslaconstantedeapantallamiento.EstaaumentaenunperiodoalaumentarelvalordeZ,portanto,Z aumentaenunperiodoalaumentarelnúmerodeelectronesdevalencia.

Na–Be

El elemento con símbolo Na es el sodio y pertenece al grupo 1 y periodo 3 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes11.

El elemento con símbolo Be es el berilio y pertenece al grupo 2 y periodo 2 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes4.

Elsodiotienen=3yelberilion=2.Además,Z (Be)>Z (Na),yaqueelprimerotienemáselectronesdevalencia(s )queelsegundo(s ).Portanto,teniendoencuentaambosfactores,BetienemayorenergíadeionizaciónqueNa.

Consultandolabibliografía,losvaloresdeI(kJ/mol)son,IBe(900)>INa(496).

Mg‐Al

ElelementoconsímboloMgeselmagnesioypertenecealgrupo2yperiodo3delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes12.

ElelementoconsímboloAleselaluminioypertenecealgrupo13yperiodo3delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes13.

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquetienenelmismovalorden=3,loque hace que este factor no influya a la hora de decidir el mayor valor de la energía deionización. Por otra parte, Z (Al) > Z (Mg), ya que el primero tiene más electrones devalencia(s p )queelsegundo(s ).Portanto,teniendoencuentaambosfactores,laenergíadeionizacióndelAldeberíasermayorqueladelMg.Sinembargo,consultandolabibliografía,losvaloresde I (kJ·mol ) son, IMg (738)> IAl (578).Esta anomalía sedebeaqueelúnicoelectrónp delaluminioseencuentrabienprotegidoporloselectroness ylosinternos.Portanto, se necesitamenos energía para arrancar ese electrón p que para quitar uno de loselectroness apareadosdelmismoniveldeenergía.


Al–C

ElelementoconsímboloAleselaluminioypertenecealgrupo13yperiodo3delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes13.

El elementoconsímboloCesel carbonoypertenecealgrupo14yperiodo2del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes6.

Elaluminiotienen=3yelcarbonon=2.Además,Z (C)>Z (Al),yaqueelprimerotienemáselectronesdevalencia(s p )queelsegundo(s p ).Portanto,teniendoencuentaambosfactores,CtienemayorenergíadeionizaciónqueAl.

Consultandolabibliografía,losvaloresdeI(kJ·mol )son,IC(1087)>IAl(578).

N–O


El elementocon símboloOes eloxígenoyperteneceal grupo16yperiodo2del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes8.

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquetienenelmismovalorden=2,loque hace que este factor no influya a la hora de decidir el mayor valor de la energía deionización.Porotraparte,Z (O)>Z (N),yaqueelprimerotienemáselectronesdevalencia(s p ) que el segundo (s p ). Por tanto, teniendo en cuenta ambos factores, la energía deionizacióndelOdeberíasermayorqueladelN.Sinembargo,consultandolabibliografía,losvaloresdeI(kJ·mol )son,IN(1402)>IO(1314).Estaanomalíasedebeaqueelnitrógeno,de acuerdo con la regla de Hund, tiene los tres electrones p desapareados en orbitalesdiferentes,mientrasqueeloxígenotienedoselectronesapareadosenunmismoorbitalp loqueprovocaqueexistarepulsiónelectrostáticaentreellosyfacilite,portanto,laeliminacióndeesteúltimoelectrón.

Nitrógeno Oxígeno2s 2p 2s 2p

S–F

El elemento con símbolo S es el azufre y pertenece al grupo 16 y periodo 3 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes16.

El elemento con símbolo F es el flúor y pertenece al grupo 17 y periodo 2 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes9.

Elazufretienen=3yel flúorn=2.Además,Z (F)>Z (S),yaqueelprimero tienemáselectrones de valencia (s p ) que el segundo (s p ). Por tanto, teniendo en cuenta ambosfactores,FtienemayorenergíadeionizaciónqueS.


Consultandolabibliografía,losvaloresdeI(kJ·mol )son,IF(1681)>IS(1000).

12.6.Sabiendoquelaenergíadelelectróndelátomodelhidrógeno,ensuestadofundamental,es‐13,6eV,calcule:a)Laenergíadeionizacióndelos4primerosátomoshidrogenoidesensuestadonoexcitado.b)¿Cuáldeestos4átomospuedetenerunelectrónconmayorvelocidad?Incluyalaposibilidaddecualquierestadodeexcitación.c)Cadaunodeestosátomosestácaracterizadoporunespectrodeemisiónenelcualexistenvarias líneascomunesatodosellos.Deestas,¿cuáles laenergíacorrespondientea la líneadefrecuenciamásalta?SupongaaplicableelmodeloatómicodeBohracualquierátomohidrogenoide.(Consideraremosátomoshidrogenoidesalosquedisponendeunelectrónyunciertonúmerodeprotones).

(Dato.1eV=1,6·10 J)(Murcia2002)

a) La ionización de un átomo hidrogenoide supone el salto electrónico desde n = 1 hastan =.Teniendoencuentaquelaenergíadeunelectrónenunnivelcuánticovienedadaporlaexpresión:

E=‐13,6Z2

n2

Laenergíadeionización(eV)vendrádadaporlaexpresión:

I=E∞–E1=13,6Z2

12=13,6Z2

CambiandoaunidadesdelS.I.:

IX=13,6Z2 eVatomo

1,602·10 J

1eV6,022·1023atomos

1mol1kJ

103J=1312Z2

kJmol

Lasenergíasdeionizacióndeloscuatroprimerosátomoshidrogenoidesserán:

I1=1312·12= kJ·mol‐1I2=1312·2

2= kJ·mol‐1

I3=1312·32= kJ·mol‐1I4=1312·4

2= kJ·mol‐1

b)EnelmodelodeBohrsecumpleque:

mv2

r=

14πε0

Ze2

r2

mvr=nh2π

v=Ze2

2hε01n

Para los átomos hidrogenoides n = 1, y si se establece la comparación entre átomoshidrogenoidesqueseencuentranenunestadoexcitadotalqueelvalordeneselmismoparatodosellos,lavelocidaddeunelectrónencualquieradeestosátomossólodependedelvalordeZ.Porlotanto,semueveconmayorvelocidadelelectrónqueseencuentreenelátomohidrogenoideconmayorvalordeZ.


c)Lafrecuenciamásaltacorrespondealsaltoelectrónicoentrelosnivelescuánticos =1a =. La energía de ese salto electrónico coincide con la energíade ionización delátomosegúnsehademostradoenelapartadoa).

12.7.Agrupalosionesconlamismaconfiguraciónelectrónica: , , , , , ,, , , , , .

(C.Valenciana2002)

Lasconfiguracioneselectrónicasdelosionespropuestosson:

El elemento cuyo símbolo es Li es el litio y pertenece al grupo 1 y periodo2del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s . La configuraciónelectrónicadelion es yaquecedeunelectróndesucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesBeselboroypertenecealgrupo15yperiodo2delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[He]2s 2p .Laconfiguraciónelectrónicadelion es yaquecedetreselectronesdesucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesCaeselcalcioypertenecealgrupo2yperiodo4delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ar] 4s . La configuraciónelectrónicadelion es[Ne] yaquecededoselectronesdesucapamásexterna.

El elemento cuyo símbolo es Al es el aluminio y pertenece al grupo 13 y periodo 3 delsistema periódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Laconfiguraciónelectrónicadelion es[He] yaquecedetreselectronesdesucapamásexterna.

El elemento cuyo símbolo es Mg es el magnesio y pertenece al grupo 2 y periodo 3 delsistema periódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s . Laconfiguraciónelectrónicadelion es[He] yaquecededoselectronesdesucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesSeselazufreypertenecealgrupo16yperiodo3delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[Ne]3s 3p .Laconfiguraciónelectrónicadelion es[Ne] yaquecaptadoselectronesensucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesFesel flúorypertenecealgrupo17yperiodo2delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[He]2s 2p .Laconfiguraciónelectrónicadelion es[He] yaquecaptaunelectrónensucapamásexterna.

El elemento cuyo símbolo es H es el hidrógeno y pertenece al grupo 1 y periodo 1 delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónicaabreviadaes1s .Laconfiguraciónelectrónicadelion es yaquecaptaunelectrónensucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesCleselcloroypertenecealgrupo17yperiodo3delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[Ne]3s 3p .Laconfiguraciónelectrónicadelion es[Ne] yaquecaptaunelectrónensucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesOeseloxígenoypertenecealgrupo16yperiodo2delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[He]2s 2p .Laconfiguraciónelectrónicadelion es[He] yaquecaptadoselectronesensucapamásexterna.


El elemento cuyo símbolo es N es el nitrógeno y pertenece al grupo 15 y periodo 2 delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[He]2s 2p .Laconfiguraciónelectrónicadel ion es[He] yaquecaptatreselectronesensucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesPeselfósforoypertenecealgrupo15yperiodo3delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[Ne]3s 3p .Laconfiguraciónelectrónicadelion es[Ne] yaquecaptatreselectronesensucapamásexterna.

Las especies químicas que tienen la misma configuración electrónica se denominanisoelectrónicas:

, y tienenlaconfiguraciónelectrónica o[He].

, , , y tienenlaconfiguraciónelectrónica[He] o[Ne].

, , y tienenlaconfiguraciónelectrónica[Ne] o[Ar].

12.8.Explicalasdiferenciasentrelospotencialesdeionización(eV)delasparejassiguientes:a)Na(5,1)yNe(21,6) b)Li(5,4)yBe(9,3) c)Be(9,3)yB(8,3).

(C.Valenciana2002)

La energía o potencial de ionización de una especie química puede calcularsemediante laexpresión:

I=1312Zn

1312esunaconstanteenkJ·mol Z eslacarganuclearefectivaneselnúmerocuánticoprincipalqueindicaelperiodo

Lacarganuclearefectiva(Z )secalcula,deformaaproximada,mediantelaexpresión:

Z =Z#e–internos=#e–externos

LacarganuclearefectivaenunperiodocrecealaumentarelnúmeroatómicoZ,mientrasqueenungruposemantieneconstante.

a) El elemento con símbolo Na es el sodio y pertenece al grupo 1 y periodo 3 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes11.

El elemento con símbolo Ne es el neón y pertenece al grupo 18 y periodo 2 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes10.

Elsodiotienen=3yelneónn=2.Además,Z (Ne)>Z (Na),yaqueelprimerotienemáselectrones de valencia (s p ) que el segundo (s ). Por tanto, teniendo en cuenta ambosfactores,INe(21,8eV)>INa(5,1eV).

b) El elemento con símbolo Li es el litio y pertenece al grupo 1 y periodo 2 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes3.


El elemento con símbolo Be es el berilio y pertenece al grupo 2 y periodo 2 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes4.

Amboselementos tienenn=2por loqueeste factorno influyealcomparar lasenergíasdeionización.Sinembargo,Z (Be)>Z (Li),yaqueelprimerotienemáselectronesdevalencia(s )queelsegundo(s ).Portanto,teniendoencuentaambosfactores,IBe(9,3eV)>ILi(5,4eV).

c) El elemento con símboloBe es el berilio y pertenece al grupo 2 y periodo2del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes4.

El elemento con símbolo B es el boro y pertenece al grupo 13 y periodo 2 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes5.

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquetienenelmismovalorden=2,loque hace que este factor no influya a la hora de decidir el mayor valor de la energía deionización. Por otra parte, Z (B) > Z (Be), ya que el primero tiene más electrones devalencia(s p )queelsegundo(s ).Portanto,teniendoencuentaambosfactores,laenergíade ionización del B debería sermayor que la del Be. Sin embargo, según el enunciado, losvaloresdeI(eV)son,IBe(9,3)>IB(8,3).Estaanomalíasedebeaqueelúnicoelectrónp delboroseencuentrabienprotegidopor loselectroness y los internos.Portanto,senecesitamenos energía para arrancar ese electrón p que para quitar uno de los electrones s apareadosdelmismoniveldeenergía.

12.9.ConsideraloselementosA,ByC,cuyosnúmerosatómicosson12,16y17,respectivamente.A partir de sus configuraciones electrónicas contesta de manera razonada las siguientescuestiones:a)Indicaelionmásestablequeformarácadaunodelostreselementos.b)LaestequiometríamásprobableparaelcompuestoformadoporlacombinacióndeAyC.

(C.Valenciana2003)

Lasconfiguracioneselectrónicasdeloselementos A, By Bson,respectivamente:

A[Ne]3s B[Ne]3s 3p C[Ne]3s 3p

a)Elionmásestabledecadaelementodebetenerconfiguraciónelectrónicaconcapallenaosemillenadeelectrones.

Si el elemento A pierde los dos electrones del orbital 3s adquiere una configuraciónelectrónicadegasinertemuyestable, :

[Ne]3s 2e–

[He]2s 2p

Si el elemento B capta dos electrones en el orbital 3p adquiere una configuraciónelectrónicadegasinertemuyestable, :

[Ne]3s 3p +2e–

[Ne]3s 3p


Sielelemento Ccaptaunelectrónenelorbital3padquiereunaconfiguraciónelectrónicadegasinertemuyestable, :

[Ne]3s 3p +1e–

[Ne]3s 3p

b) La estequiometría del compuesto formado entre los elementos A y C es ya que elelementoAcededoselectronesyelelementoCganaunelectrónparaformarambosunionestableydeesaformasecumplelacondicióndeelectroneutralidad.

12.10.Relacionarazonadamentelosvaloresdelprimerpotencialde ionización(kJ· )496,1680y2008conloselementosdenúmeroatómico9,10y11.

(C.Valenciana2003)

Lasconfiguracioneselectrónicasabreviadasde loselementosdenúmeroatómico9,10y11son,respectivamente:

Z=9[He]2s 2p Z=10[He]2s 2p Z=11[He]2s 2p 3s


I=1312Zn





ElelementoconZ=11,tienen=3yelmenornúmerodeelectronesdevalenciaporloquelecorrespondeelmenorvalordepropuesto, =496kJ· .

LoselementosZ=10yZ=9,tienenelmismovalorden=2,sinembargo,Z (10)>Z (9),yaque el primero tiene más electrones de valencia (s p ) que el segundo (s p ), por tanto,

=2008kJ· e =1680kJ· .

12.11.Ordena las siguientesespeciespor su tamañocreciente, justificando la respuesta: ,, , , , ,Ne.

(C.Valenciana2003)(C.Valenciana2005)(C.Valenciana2007)

Lasconfiguracioneselectrónicasdelasespeciespropuestasson:

El elemento cuyo símbolo es Al es el aluminio y pertenece al grupo 13 y periodo 3 delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[Ne]3s 3p .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes13.Laconfiguraciónelectrónicadelion

es[He] yaquecedetreselectronesdesucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesOeseloxígenoypertenecealgrupo16yperiodo2delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando sus


electronesseobtienequesunúmeroatómicoes8.Laconfiguraciónelectrónicadelion es[He] yaquecaptadoselectronesensucapamásexterna.

El elemento cuyo símbolo es Mg es el magnesio y pertenece al grupo 2 y periodo 3 delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[Ne]3s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes12.Laconfiguraciónelectrónicadelion es[He] yaquecededoselectronesdesucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesFesel flúorypertenecealgrupo17yperiodo2delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes9.Laconfiguraciónelectrónicadelion es[He] yaquecaptaunelectrónensucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesNaeselsodioypertenecealgrupo1yperiodo3delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes11.Laconfiguraciónelectrónicadelion es[He] yaquecedeunelectróndesucapamásexterna.

El elemento cuyo símbolo es N es el nitrógeno y pertenece al grupo 15 y periodo 2 delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[He]2s 2p .Sumandosuselectrones seobtieneque sunúmeroatómicoes7. La configuración electrónica del ion

es[He] yaquecaptatreselectronesensucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesNeeselneónypertenecealgrupo18yperiodo2delsistemaperiódicopor lo que su configuración electrónica abreviada es [He] . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes10.

Se trata de especies que tienen la misma configuración electrónica y que se denominanisoelectrónicas,porestemotivo,todastienenlamismaconstantedeapantallamientoloquehace que la fuerza de atracción del núcleo sobre el electrónmás externo seamayor en elnúcleoconmayornúmerodeprotones(númeroatómico).Enotraspalabras,eltamañodelaespeciedecrecealaumentarelnúmeroatómico.

Lasespeciesiónicasordenadasportamañocrecienteson:

< < < < <

Consultandolabibliografía,seobtienequelostamaños(pm)son:

Al (53)< (71)< Mg (72)< Na (99)< F (133)< O (140)< N (171)

Como se observa, el valor del Ne se sale de la tendencia. Esto se debe a que se estácomparandounaespecieatómica(Ne)cuyoradioesunvalorestimado,conespeciesiónicas,cuyosvaloressehandeterminadoexperimentalmentemediantemedidasenredescristalinas.

12.12.Apartirde los elementos denúmerosatómicos12,17 y37.Respondea las siguientescuestiones:a)¿Quéelementosson:nombre,familiayperiodo?b)¿Cuántoselectronesdesapareadostienecadaunodeellosensuestadofundamental?c)¿Cuálesseríanlosionesmásestablesqueseobtendríanapartirdelosmismos?d)¿Cuáldeelloseselmáselectronegativo?

(Canarias2004)


Z=12

a) El elemento cuyo número atómico es 12 tiene la configuración electrónica abreviada[Ne] . La sumade los superíndices indica quepertenece algrupo2 y el valorden =3indicaqueperteneceal3erperiodo.Setratadelmagnesio(Mg).

b) De acuerdo con el Principio de Máxima Multiplicidad de Hund, la distribución de loselectronesenelorbital3ses:

3s

Comoseobserva,nopresentaelectronesdesapareados.

c)Sicedelosdoselectronesdelorbital3sadquiereunaconfiguraciónelectrónicamuyestabledegasinerte[He] ysetransformaenelion .

Z=17

a) El elemento cuyo número atómico es 17 tiene la configuración electrónica abreviada[Ne] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo17(esprecisotenerencuentaqueel subniveldnocomienzaa llenarsehastael4ºperiodo)y elvalorden=3indicaqueperteneceal3erperiodo.Setratadelcloro(Cl).

b) De acuerdo con el Principio de Máxima Multiplicidad de Hund, la distribución de loselectronesenlosorbitales3sy3pes:

3s 3p


c)Sicaptaunelectróncompletaelsubnivel3pyadquiereunaconfiguraciónelectrónicamuyestabledegasinerte[Ne] ysetransformaenelion .

Z=37

a) El elemento cuyo número atómico es 37 tiene la configuración electrónica abreviada[Kr] . La sumade los superíndices indicaquepertenece algrupo1 y el valor de n =5indicaqueperteneceal5ºperiodo.Setratadelrubidio(Rb).

b) De acuerdo con el Principio de Máxima Multiplicidad de Hund, la distribución de loselectronesenelorbital5ses:

5s


c)Sicedeelelectróndelorbital5sadquiereunaconfiguraciónelectrónicamuyestabledegasinerte[Ar] ysetransformaenelion .

d)Laelectronegatividaddeunelementoaumentaenun:

Grupoaldisminuirelvalordelnúmerocuánticoprincipaln.

Periodoalaumentarelvalordelnúmeroatómico(carganuclearefectiva).


EltamañodelRb(n=5)conmáscapaselectrónicasesmayorqueeldelMgyCl(n=3).

Cl(Z=17)tienemayornúmeroatómicoqueMg(Z=12),porestemotivotienemayorcarganuclearefectiva.Portanto,de lostreselementospropuestos,Cleselelementoconmayorelectronegatividad.

12.13. Indica justificando brevemente la respuesta, en cada una de las siguientes parejas:Rb‐Mg,Mg‐Al,B‐O,N‐O,O‐Te;elelementoquetiene:a)Mayortamaño.b)Mayorenergíadeionización.c)Mayorelectronegatividad.


a)Eltamañodeunátomoaumentaenun:

Grupoalaumentarelvalordelnúmerocuánticoprincipaln.

Periodoaldisminuirelvalordelnúmeroatómicoyconellosucarganuclearefectiva.

b)Laenergíaopotencialdeionizacióndeunaespeciequímicapuedecalcularsemediantelaexpresión:

I=1312Zn





c)Laelectronegatividaddeunátomoaumentaenun:


Periodoalaumentarelvalordelnúmeroatómico.

Rb–Mg

ElelementocuyosímboloesRbeselrubidioypertenecealgrupo1yperiodo5delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Kr] 5s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes37.

ElelementocuyosímboloesMgeselmagnesioypertenecealgrupo2yperiodo3delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes12.

EltamañodelRb(n=5)conmáscapaselectrónicasesmayorqueeldelMg(n=3).

Mg (s ) yRb (s ) tienen similares cargas nucleares efectivas, sin embargo, laenergíadeionizacióndelMg(n=3)esmayorqueladelRb(n=5)yaqueelfactordeterminanteeselvalorden.


La electronegatividad delMg, con menor número atómico y similar carga efectiva, esmayorqueladelRb.

Mg–Al


ElelementocuyosímboloesAleselaluminioypertenecealgrupo13yperiodo3delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes13.

SetratadeelementosdelmismoperiodoporloqueelfactordeterminanteeslacargaefectivaqueesmayorenelAlquetienemásprotonesensunúcleo.

EltamañodelMgconmenorcargaefectiva(s )esmayorqueeldelAl.

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquetienenelmismovalorden=3,porloqueestefactornoinfluyealahoradedecidirelmayorvalordelaenergíadeionización.Porotraparte,Z (Al)>Z (Mg),yaqueelprimerotienemáselectronesdevalencia(s p )queelsegundo(s ).Portanto,teniendoencuentaambosfactores,laenergíadeionizacióndelAldeberíasermayorqueladelMg.Sinembargo,consultandolabibliografía,losvaloresdeI(kJ·mol ) son, IMg (738)> IAl (578). Esta anomalía se debe a que el único electrónp delaluminio se encuentra bien protegido por los electrones s y los internos. Por tanto, senecesitamenosenergíaparaarrancareseelectrónp queparaquitarunodeloselectroness apareadosdelmismoniveldeenergía.

LaelectronegatividaddelAl,conmayornúmeroatómicoymayorcargaefectiva,esmayorqueladelMg.

B–O

El elemento cuyo símbolo es B es el boro y pertenece al grupo 13 y periodo 2 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes5.

ElelementocuyosímboloesOeseloxígenoypertenecealgrupo16yperiodo2delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes8.

SetratadeelementosdelmismoperiodoporloqueelfactordeterminanteeslacargaefectivaqueesmayorenelOquetienemásprotonesensunúcleo.

EltamañodelBconmenorcargaefectiva(s p )esmayorqueeldelO.

LaenergíadeionizacióndelOconmayorcargaefectiva(s p )esmayorqueladelB.

LaelectronegatividaddelO,conmayornúmeroatómicoymayorcargaefectiva,esmayorqueladelB.


N–O

ElelementocuyosímboloesNeselnitrógenoypertenecealgrupo15yperiodo2delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes7.


SetratadeelementosdelmismoperiodoporloqueelfactordeterminanteeslacargaefectivaqueesmayorenelOquetienemásprotonesensunúcleo.

EltamañodelNconmenorcargaefectiva(s p )esmayorqueeldelO.

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquetienenelmismovalorden=2,loque hace que este factor no influya a la hora de decidir el mayor valor de la energía deionización.Porotraparte,Z (O)>Z (N),yaqueelprimerotienemáselectronesdevalencia(s p ) que el segundo (s p ). Por tanto, teniendo en cuenta ambos factores, la energía deionizacióndelOdeberíasermayorqueladelN.Sinembargo,consultandolabibliografía,losvaloresdeI(kJ·mol )son,IN(1402)>IO(1314).Estaanomalíasedebeaqueelnitrógeno,de acuerdo con la regla de Hund, tiene los tres electrones p desapareados en orbitalesdiferentes,mientrasqueeloxígenotienedoselectronesapareadosenunmismoorbitalp loqueprovocaqueexistarepulsiónelectrostáticaentreellosyfacilite,portanto,laeliminacióndeesteúltimoelectrón.


LaelectronegatividaddelO,conmayornúmeroatómicoymayorcargaefectiva,esmayorqueladelN.

O–Te


ElelementocuyosímboloesTeeseltelurioypertenecealgrupo16yperiodo5delsistemaperiódicopor lo que su configuraciónelectrónicaabreviada es [Kr]4d 5s 5p . Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes52.

Se trata de elementos delmismo grupo, con lamisma carga nuclear efectiva, por lo que elfactordeterminanteeselnúmerodecapaselectrónicasn.

EltamañodelTe(n=5)conmáscapaselectrónicasesmayorqueeldelO(n=2).

Laenergíade ionizacióndelO (n=2)conmenoscapaselectrónicasy,por tanto,conelelectrónmásexternomáscercadelnúcleoesmayorqueladelTe(n=5).

LaelectronegatividaddelO,conmenoscapaselectrónicas,esmayorqueladelTe.

Consultandolabibliografía,seobtienenlossiguientesvaloresparaloselementosdados:


Elemento B N O Mg Al Rb Ter/pm 83 77 75 160 143 248 143

I/kJ·mol 801 1402 1314 738 578 403 869 2,04 3,04 3,44 1,31 1,61 0,82 2,10

12.14.DadosloselementosA(Z=19),B(Z=35)yC(Z=38).Sepide:a)¿Quéelementosson:nombre,familiayperiodo?b)¿Quéionesmásestablesformaríancadaunodeellos?c)¿Cuáldeelloseselmáselectronegativo?d)¿Cuáldeellostendríamayorradioatómico?

(Canarias2005)

Z=19

a) El elemento cuyo número atómico es 19 tiene la configuración electrónica abreviada[Ar] . La sumade los superíndices indica quepertenece algrupo1 y el valor de n = 4indicaqueperteneceal4ºperiodo.Setratadelpotasio(K).

b)Sicedeelelectróndelorbital4sadquiereunaconfiguraciónelectrónicamuyestabledegasinerte[Ne] ysetransformaenelion .

Z=35

a) El elemento cuyo número atómico es 35 tiene la configuración electrónica abreviada[Ar] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo17yelvalorden=4indicaqueperteneceal4ºperiodo.Setratadelbromo(Br).

b)Sicaptaunelectróncompletaelsubnivel4pyadquiereunaconfiguraciónelectrónicamuyestabledegasinerte[Ar] ysetransformaenelion .

Z=38

a) El elemento cuyo número atómico es 38 tiene la configuración electrónica abreviada[Kr] . La sumade los superíndices indicaquepertenece algrupo2 y el valor de n =5indicaqueperteneceal5ºperiodo.Setratadelestroncio(Sr).

b)Sicedelosdoselectronesdelorbital5sadquiereunaconfiguraciónelectrónicamuyestabledegasinerte[Ar] ysetransformaenelion .

c)Laelectronegatividaddeunelementoaumentaenun:



EltamañodelSr(n=5)conmáscapaselectrónicasesmayorqueeldelBryK(n=4).

Br(Z=35)tienemayornúmeroatómicoqueK(Z=19),porestemotivotienemayorcarganuclearefectiva.Portanto,delostreselementospropuestos,Breselelementoconmayorelectronegatividad.

d)Elradiodeunátomoaumentaenun:



Periodoaldisminuirelvalordelnúmeroatómico(carganuclearefectiva).

ElradiodelSr(n=5)conmáscapaselectrónicasesmayorqueeldelBryeldelK(n=4).

12.15.Ordenaloselementossodio(Z=11),magnesio(Z=12),fósforo(Z=15)ycloro(Z=17)segúnelordencrecientedesu:a)Electronegatividad.b)Volumenatómico.c)Potencialdeionización.d)Afinidadelectrónica.

(Canarias2006)

El elemento cuyo número atómico es 11 tiene la configuración electrónica abreviada[Ne] .Sucarganuclearefectivaaproximadaes1(coincideconelnúmerodeelectronesdevalencia).

El elemento cuyo número atómico es 12 tiene la configuración electrónica abreviada[Ne] .Sucarganuclearefectivaaproximadaes2(coincideconelnúmerodeelectronesdevalencia).

El elemento cuyo número atómico es 15 tiene la configuración electrónica abreviada[Ne] . Su carga nuclear efectiva aproximada es 5 (coincide con el número deelectronesdevalencia).

El elemento cuyo número atómico es 17 tiene la configuración electrónica abreviada[Ne] . Su carga nuclear efectiva aproximada es 7 (coincide con el número deelectronesdevalencia).

a)Laelectronegatividaddeunátomoaumentaenun:



Como todos los elementos pertenecen al mismo periodo (n = 3), la mayor carga nuclearefectivadeterminacuáldeellostienemayorelectronegatividad:

sodio<magnesio<fósforo<cloro

b)Elvolumendeunátomoaumentaenun:


Periodoaldisminuirelvalordelnúmeroatómico(carganuclearefectiva).

Como todos los elementos pertenecen al mismo periodo (n = 3), la mayor carga nuclearefectivadeterminacuáldeellostienemenorvolumen:

cloro<fósforo<magnesio<sodio

c)Laenergíaopotencialdeionizacióndeunaespeciequímicapuedecalcularsemediantelaexpresión:

I=1312Zn






Como todos los elementos pertenecen al mismo periodo (n = 3), la mayor carga nuclearefectivadeterminacuáldeellostienemayorpotencialdeionización:


d)Laafinidadelectrónicadeunátomovaríadelamismaformaqueelpotencialdeionización.

Como todos los elementos pertenecen al mismo periodo (n = 3), la mayor carga nuclearefectivadeterminacuáldeellostienemayorafinidadelectrónica:


12.16.Lasenergíasdeionizaciónmedidasexperimentalmentedealgunoselementosaparecenenlasiguientetabla:

Elemento 1ªEIexperimental(eV) 1ªEIcalculada(eV)H 13,6He 24,6Li 5,4Be 9,3B 8,3C 11,3N 14,5O 13,6F 17,4Ne 21,5Na 5,2K 4,3Rb 4,2Cs 3,9

AsumiendoqueelmodeloatómicodeBohresaplicableatodos losátomos,podríamoscalcular laenergíaasociadaacadaunadelascapasmediantelaecuaciónE=‐13,6 / (eV).a)Deacuerdoconlosdatosexperimentalesindiquecómovaríalaprimeraenergíadeionizaciónenel segundoperiodo y en elgrupo1.Señale las excepcionesqueobservaa las reglasgenerales ysugierasusposiblescausas.b)Calcule,deacuerdoconelmodeloatómicodeBohr, lasprimerasenergíasde ionizaciónde loselementosqueaparecenenlatabla.Insertelosresultadosenlacolumnacorrespondiente.c)Analice cuales son las diferencias y coherencias entre resultados experimentales y calculadosparaelsegundoperiodoyelgrupo1.d)Discuta(conargumentos)sobrelavalidezdelmodeloatómicodeBohrdeacuerdoconlosdatosanteriores.

(Murcia2006)


a)Laenergíaopotencialdeionizacióndeunaespeciequímicapuedecalcularsemediantelaexpresión:

I=1312Zn





De acuerdo con esto último,dentrodeunperiododel sistemaperiódico laenergíadeionizaciónaumentaalaumentarennúmeroatómicoZ.Noobstante,seregistranunpardeanomalías:

Be‐B

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquetienenelmismovalorden=2,loque hace que este factor no influya a la hora de decidir el mayor valor de la energía deionización. Por otra parte, Z (B) > Z (Be), ya que el primero tiene más electrones devalencia(s p )queelsegundo(s ).Portanto,teniendoencuentaambosfactores,laenergíade ionización del B debería sermayor que la del Be. Sin embargo, según el enunciado, losvaloresdeI(eV)son,IBe(9,3)>IB(8,3).Estaanomalíasedebeaqueelúnicoelectrónp delboroseencuentrabienprotegidopor loselectroness y los internos.Portanto,senecesitamenos energía para arrancar ese electrón p que para quitar uno de los electrones s apareadosdelmismoniveldeenergía.

N–O

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquetienenelmismovalorden=2,loque hace que este factor no influya a la hora de decidir el mayor valor de la energía deionización.Porotraparte,Z (O)>Z (N),yaqueelprimerotienemáselectronesdevalencia(s p ) que el segundo (s p ). Por tanto, teniendo en cuenta ambos factores, la energía deionizacióndelOdeberíasermayorqueladelN.Sinembargo,consultandolabibliografía,losvalores de I (eV) son, IN (14,5)> IO (13,6). Esta anomalía se debe a que el nitrógeno, deacuerdoconlaregladeHund,tienelostreselectronespdesapareadosenorbitalesdiferentes,mientrasqueeloxígenotienedoselectronesapareadosenunmismoorbitalploqueprovocaque exista repulsión electrostática entre ellos y facilite, por tanto, la eliminación de esteúltimoelectrón.


b) Considerando aplicable el modelo de Bohr a los elementos dados, los valores para laenergíadeionización(eV)sepuedencalcularmediantelaexpresiónanterior:


Periodo1

IH=13,612

12=13,6eVIHe=13,6

22

12=66,4eV

Periodo2

ILi=13,612

22=3,4eVIBe=13,6

22

22=13,6eVIB=13,6

32

22=30,6eVIC=13,6

42

22=54,4eV

IN=13,652

22=85,0eVIO=13,6

62

22=122,4eVIF=13,6

72

22=166,6eVINe=13,6

82

22=217,6eV

Grupo1

INa=13,612

32=1,5eVIK=13,6

12

42=0,8eVIRb=13,6

12

52=0,5eVICs=13,6

12

622=0,4eV

c‐d)Losvalorescalculadosobtenidossoncoherentesrespectoalavariacióndentrodeun:

periodo,aumentanalaumentarZ (exceptolasanomalíasvistasenelapartadoa)

grupo,disminuyenalaumentarelvalorden

Sin embargo, los valores numéricos calculados difieren notablemente de los valoresexperimentales.EstoquieredecirqueelmodelodeBohrnoesaplicablealoselementosenlascondicionesdadas.Además,noseestánutilizandolascargasnuclearesefectivasrigurosasquesedeberíacalcularmediantelasreglasdeSlater.

12.17.Escribelasconfiguracioneselectrónicasdelossiguientesátomosindicando,encadacaso,elgrupodelsistemaperiódicoalquepertenecen:Númeroatómico(Z)=16,19,31,35y56.


El elemento cuyo número atómico es 16 tiene la configuración electrónica abreviada[Ne] ylasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo16(el3erperiodonopresentaelectronesd).

El elemento cuyo número atómico es 19 tiene la configuración electrónica abreviada[Ar] ylasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo1.



El elemento cuyo número atómico es 56 tiene la configuración electrónica abreviada[Xe] ylasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo2.

12.18.Ordena los siguientes elementos en orden crecientea su radioatómico, justificando larespuesta:Mg,K,Ne,Rb,Ca,Cs,Ar,P,Cl.



Elradiodeunátomoaumentaenun:



ElmenorradiodetodoslecorrespondeaNe(n=2):

Ne pertenece al grupo 18 y periodo 2 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando sus electrones se obtiene que su númeroatómicoes10.

Acontinuación, los elementosdel3erperiodo(n=3)ordenadosdemenoramayor tamaño(mayoramenorZ):Ar(18),Cl(17),P(15)yMg(12).

Ar pertenece al grupo 18 y periodo 3 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando sus electrones se obtiene que su númeroatómicoes18.

Cl pertenece al grupo 17 y periodo 3 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando sus electrones se obtiene que su númeroatómicoes17.

P pertenece al grupo 15 y periodo 3 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando sus electrones se obtiene que su númeroatómicoes15.

Mg pertenece al grupo 2 y periodo 3 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ne]3s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes12.

Lesiguenloselementosdel4ºperiodo(n=4)ordenadosdemenoramayortamaño(mayoramenorZ):Ca(20)yK(19).

Ca pertenece al grupo 2 y periodo 4 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ar]4s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes20.

K pertenece al grupo 1 y periodo 4 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ar]4s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes19.

Finalmente,quedanloselementosdel5ºperiodo,Rbydel6ºperiodo,Cs.

Rb pertenece al grupo 1 y periodo 5 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Kr]5s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes37.

Cs pertenece al grupo 1 y periodo 6 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Xe]6s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes55.

Consultandolabibliografía,losvaloresdelradio(pm)son:

Ne(71)<Ar(98)<Cl(99)<P(110)<Mg(160)<Ca(197)<K(227)<Rb(248)<Cs(265)


12.19.Delassiguientesparejasdeelementos,justificacuáltienemayorI1:a)Mg‐Al b)P‐S c)K‐Se d)Ca‐Rb



I=1312Zn





a)Mg–Al


ElelementocuyosímboloesAleselaluminioypertenecealgrupo13yperiodo3delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes13.

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquetienenelmismovalorden=2,loque hace que este factor no influya a la hora de decidir el mayor valor de la energía deionización. Por otra parte, Z (Al) > Z (Mg), ya que el primero tiene más electrones devalencia(s p )queelsegundo(s ).Portanto,teniendoencuentaambosfactores,laenergíade ionizacióndelAl debería sermayorque ladelMg. Sinembargo, segúnel enunciado, losvalores de I (kJ·mol ) son, IMg (738) > IAl (578). Esta anomalía se debe a que el únicoelectrón p del boro se encuentra bien protegido por los electrones s y los internos. Portanto, se necesitamenos energía para arrancar ese electrón p que para quitar uno de loselectroness apareadosdelmismoniveldeenergía.

b)P–S

ElelementocuyosímboloesPesel fósforoypertenecealgrupo15yperiodo3delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes15.

ElelementocuyosímboloesSeselazufreypertenecealgrupo16yperiodo3del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes16.

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquetienenelmismovalorden=2,loque hace que este factor no influya a la hora de decidir el mayor valor de la energía deionización.Porotraparte,Z (S)>Z (P),yaqueelprimerotienemáselectronesdevalencia(s p ) que el segundo (s p ). Por tanto, teniendo en cuenta ambos factores, la energía deionizacióndelSdeberíasermayorqueladelP.Sinembargo,consultandolabibliografía, losvaloresdeI(kJ·mol )son,IP(1012)>IS(1000).Estaanomalíasedebeaqueelnitrógeno,


de acuerdo con la regla de Hund, tiene los tres electrones p desapareados en orbitalesdiferentes,mientrasqueeloxígenotienedoselectronesapareadosenunmismoorbitalp loqueprovocaqueexistarepulsiónelectrostáticaentreellosyfacilite,portanto,laeliminacióndeesteúltimoelectrón.

Fósforo Azufre3s 3p 3s 3p

c)K–Se

ElelementocuyosímboloesKeselpotasioypertenecealgrupo1yperiodo4delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ar] 4s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes19.

ElelementocuyosímboloesSeeselselenioypertenecealgrupo16yperiodo4delsistemaperiódicopor lo que su configuraciónelectrónicaabreviada es [Ar]3d 4s 4p . Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes34.

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquealtenerelmismovalordenestefactornoinfluye,sinembargo,lacargaefectiva,Z ,delSe(s p )esmuchomayorqueladelK(s ).Portanto,laenergíadeionizacióndelSeesmayorqueladelK.

Consultandolabibliografía,losvaloresdeI(kJ·mol )son,ISe(941)>IK(419).

d)Ca–Rb

El elemento cuyo símboloesCaes el calcioypertenece al grupo2yperiodo4del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ar] 4s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes20.

ElelementocuyosímboloesRbeselrubidioypertenecealgrupo1yperiodo5delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Kr] 5s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes37.

Amboselementostienensimilarvalordelacargaefectiva,Z ,yaqueseencuentranengruposcontiguos,sinembargo,elvalordenesmayorparaRb(n=5)queparaCa(n=4).Portanto,laenergíadeionizacióndelCaesmayorqueladelCs.

Consultandolabibliografía,losvaloresdeI(kJ·mol )son,ICa(590)>ICs(376).

12.20.Delasespeciessiguientes: ; ; yS;indicalasquesonparamagnéticas.(Datos.Númerosatómicos:F=9;Ca=40;Fe=26;S=16)

(C.Valenciana2006)

Unaespeciequímicaesparamagnéticasipresentaelectronesdesapareados.

ElelementocuyosímboloesFynúmeroatómico9eselflúorcuyaconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[He]2s 2p .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo17(esteperiodo no tiene electrones d) y el valor de n = 2 que es un elemento del2ºperiodo. LaconfiguraciónelectrónicadelionF es[He] yaqueganaunelectrónensucapamásexterna.DeacuerdoconelPrincipiodeMáximaMultiplicidaddeHund,ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales2sy2pes:


2s 2p

Como seobserva, la especie nopresenta electronesdesapareados,por tanto,noesunaespecieparamagnética.

El elemento cuyo símbolo es Ca y número atómico 20 es el calcio cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ar]4s .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo2yelvalorden=4queesunelementodel4ºperiodo.LaconfiguraciónelectrónicadelionCa es[Ne] yaquepierdedoselectronesdesucapamásexterna.DeacuerdoconelPrincipiodeMáximaMultiplicidaddeHund, ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales3sy3pes:

3s 3p

Comoseobserva,laespecie nopresentaelectronesdesapareados,portanto,noesunaespecieparamagnética.

El elemento cuyo símbolo es Fe y número atómico 26 es el hierro cuya configuraciónelectrónica abreviada es [Ar] 4s 3d . La sumade los superíndices indica que pertenece algrupo8yelvalorden=4queesunelementodel4ºperiodo.Laconfiguraciónelectrónicadel ion Fe es [Ar] ya que pierde los dos electrones del orbitalmás externo (4s). DeacuerdoconelPrincipiodeMáximaMultiplicidaddeHund,ladistribucióndeloselectronesenlosorbitales3des:

4s 3d

Comoseobserva, laespecie presenta cuatroelectronesdesapareados,por tanto,síesunaespecieparamagnética.

El elemento cuyo símbolo es S y número atómico 16 es el azufre cuya configuraciónelectrónicaabreviadaes [Ne] .Lasumade lossuperíndices indicaquepertenecealgrupo16(esteperiodonotieneelectronesd)yelvalorden=3queesunelementodel3erperiodo.

De acuerdo con el Principio de Máxima Multiplicidad de Hund, la distribución de loselectronesenlosorbitales3sy3pes:

3s 3p

Como se observa, la especie S presenta dos electrones desapareados, por tanto, sí esunaespecieparamagnética.

12.21.Elcatiónsodioyelneónsonisoelectrónicos.Paraextraerunelectrónaunátomodeneónse necesitan 2081 kJ· . Para extraer un electrón a un catión sodio se necesitan 4562kJ· .Justificaestosvalores.¿Porquénosonigualesestosvalores?

(C.Valenciana2006)

El elemento sodio pertenece al grupo 1 y periodo 3 del sistema periódico por lo que suconfiguración electrónica abreviada es [Ne] 3s . Sumando sus electrones se obtieneque su


númeroatómicoes11.LaconfiguraciónelectrónicadelionNa es[He]2s 2p yaquecedeunelectróndesucapamásexterna.

El elemento neónpertenece al grupo 18 y periodo 2 del sistemaperiódico por lo que suconfiguraciónelectrónicaabreviadaes[He]2s 2p .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes10.


I=1312Zn





Portratarsedeespeciesisoelectrónicas,ambastienenlamismaconstantedeapantallamientoσ,sinembargo,lacarganuclearefectiva,Z esmayorenelionsodioquetienemayornúmeroatómicoZ.

Paraambasespeciesn=2,perocomoZ (Na )>Z (Ne),setieneque:

I (4562kJ)>INe(2081kJ)

Elqueambosvaloresno sean igualesesdebidoaqueaunqueelnúmerodeelectronesqueejercenefectopantallaentreelnúcleoyelelectrónmásexternoeselmismo,losnúcleosdelasdosespeciesquímicassondiferentes.

12.22.Elige,encadapardeelementos,aquelquetieneunmayorvalordelaprimeraenergíadeionización.Justificalarespuesta.a)H‐He b)O‐Se c)Li‐Be d)P‐S d)He‐Ne



I=1312Zn






a)H–He

ElelementocuyosímboloesHeselhidrógenoypertenecealgrupo1yperiodo1delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónica1s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes1.

ElelementocuyosímboloesHeeselhelioypertenecealgrupo18yperiodo1delsistemaperiódicoporloquesuconfiguraciónelectrónicaes1s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes2.

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquealtenerelmismovalordenestefactornoinfluye,sinembargo,lacargaefectiva,Z ,delHe(s )esmayorqueladelH(s ).Portanto,laenergíadeionizacióndelHeesmayorqueladelH.

Consultandolabibliografía,losvaloresdeI(kJ·mol )son,IHe(2372)>IH(1312).

b)O–Se

Amboselementospertenecenalgrupo16porloquesuconfiguraciónelectrónicaexternaesns np lo que determina que tengan la misma carga nuclear efectiva. Sin embargo, sediferencianenelvalorden,esdecir,elperiodoalquepertenecen,asíparaelO(n=2)yparaelSe(n=4).Portanto,laenergíadeionizacióndelOesmayorqueladelSe.

Consultandolabibliografía,losvaloresdeI(kJ·mol )son,IO(1314)>ISe(941).

c)Li–Be

El elemento cuyo símbolo es Li es el litio y pertenece al grupo 1 y periodo 2 del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes3.

ElelementocuyosímboloesBeeselberilioypertenecealgrupo2yperiodo2delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes4.

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquealtenerelmismovalordenestefactornoinfluye,sinembargo,lacargaefectiva,Zef,delBe(s )esmayorqueladelLi(s ).Portanto,laenergíadeionizacióndelBeesmayorqueladelLi.

Consultandolabibliografía,losvaloresdeI(kJ·mol )son,IBe(900)>ILi(520).

d)P–S

ElelementocuyosímboloesPesel fósforoypertenecealgrupo15yperiodo3delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes15.

ElelementocuyosímboloesSeselazufreypertenecealgrupo16yperiodo3del sistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes16.

Amboselementospertenecenalmismoperiodoporloquetienenelmismovalorden=2,loque hace que este factor no influya a la hora de decidir el mayor valor de la energía deionización.Porotraparte,Z (S)>Z (P),yaqueelprimerotienemáselectronesdevalencia(s p ) que el segundo (s p ). Por tanto, teniendo en cuenta ambos factores, la energía de


ionizacióndelSdeberíasermayorqueladelP.Sinembargo,consultandolabibliografía, losvaloresdeI(kJ·mol )son,IP(1012)>IS(1000).Estaanomalíasedebeaqueelnitrógeno,de acuerdo con la regla de Hund, tiene los tres electrones p desapareados en orbitalesdiferentes,mientrasqueeloxígenotienedoselectronesapareadosenunmismoorbitalp loqueprovocaqueexistarepulsiónelectrostáticaentreellosyfacilite,portanto,laeliminacióndeesteúltimoelectrón.

Fósforo Azufre3s 3p 3s 3p

e)He–Ne

Ambos elementos pertenecen al grupo 18 por lo que sus configuraciones electrónicasrespectivas son 1s para el He y [He] 2s 2p para el Ne, lo que determina que tengan,aproximadamente,lamismacarganuclearefectiva.Sinembargo,sediferencianenelvalorden,esdecir,elperiodoalquepertenecen,asíparaelHe(n=1)yparaelNe(n=2).Portanto,laenergíadeionizacióndelHeesmayorqueladelNe.

Consultandolabibliografía,losvaloresdeI(kJ·mol )son,IHe(2372)>INe(2081).

12.23.Ordenaloselementosoionesencadaunodelossiguientesgruposenordendecrecientedesuderadioatómicooiónico.Justificalarespuesta.a)S,Cl,Si b)Co,Ti,Cr c)Zn,Hg,Cd d)Mg2+,Ca2+,Ba2+e)S2–,Cl–,P3–


Elradiodeunaespeciequímicaaumentaenun:



a)S,ClySi

Los tres elementos pertenecen 3er periodo (n = 3) por lo que el factor determinante deltamañovienedadoporsucarganuclearefectivaquedependedesunúmeroatómico.

Lasconfiguracioneselectrónicasabreviadasynúmerosatómicosson,respectivamente:

S(Z=16)[Ne]3s 3p Cl(Z=17)[Ne]3s 3p Si(Z=14)[Ne]3s 3p

Portanto,elordencrecientederadiosesCl<S<Si.

b)Co,TiyCr

Los tres elementos pertenecen 4º periodo (n = 4) por lo que el factor determinante deltamañovienedadoporsucarganuclearefectivaquedependedesunúmeroatómico.


Co(Z=28)[Ar]4s 3d Ti(Z=22)[Ar]4s 3d Cr(Z=24)[Ar]4s 3d

Portanto,elordencrecientederadiosesCo<Cr<Ti.


c)Zn,CdyHg

Los tres elementospertenecenal grupo12, loquehaceque tengan lamismacarganuclearefectiva,por loqueel factordeterminantedeltamañovienedadoporelvalordelnúmeronqueindicaelperiodoalquepertenecen.

Lasconfiguracioneselectrónicasabreviadasson,respectivamente:

Zn[Ar]4s 3d Cd[Kr]5s 4d Hg[Xe]4fd 6s 5d

Portanto,elordencrecientederadiosesZn(n=4)<Cd(n=5)<Hg(n=6).

d)Mg ,Ca yBa

Los tres elementos pertenecen al grupo 2 lo que hace que tengan la misma carga nuclearefectiva,por loqueel factordeterminantedeltamañovienedadoporelvalordelnúmeronqueindicaelperiodoalquepertenecen.

Lasconfiguracioneselectrónicasabreviadasson,respectivamente:

Mg[Ne]3s Ca[Ar]4s Ba[Xe]6s

Sipierdenlosdoselectronesexternos,lostresquedanconlaconfiguraciónelectrónicadelgasinertemáspróximo,asípues:

Mg [He]2s 2p Ca [Ne]3s 3p Ba [Kr]4d 5s 5p

Portanto,elordencrecientederadios(pm)es (72)< (100)< (135).

e)S ,Cl yP

Los tres elementos pertenecen 3er periodo (n = 3) por lo que el factor determinante deltamañovienedadoporsucarganuclearefectivaquedependedesunúmeroatómico.


S(Z=16)[Ne]3s 3p Cl(Z=17)[Ne]3s 3p P(Z=15)[Ne]3s 3p

Sicaptandos,unoytreselectrones,respectivamente,adquierenlaconfiguraciónelectrónicadelgasinertemáspróximo,asípues:

S [Ne]3s 3p Cl [Ne]3s 3p P [Ne]3s 3p


Portanto,elordencrecientederadios(pm)es (181)< (184)< (212).

12.24.Razonasilosiones y sonisoelectrónicos.Encasoafirmativo,razonarcuáldelasdosespeciestendríamayortamaño.

(Canarias2008)(Canarias2011)

El F tiene una configuración electrónica [He] 2s 2p , mientras que el Na tiene comoconfiguración electrónica [Ne] 3s . Cuando se forma el ion fluoruro (F ) gana un electrón


quedando con la configuración [He] 2s 2p ,mientras que el ionNa pierde un electrón yquedaconlamismaconfiguración.Luegosepuedeconcluirquesísonisoelectrónicos.Paraver cuál es el demayor tamaño se debe tener en cuenta que ambos iones tienen elmismonúmero de electrones, pero el ion F tiene 9 protones, mientras que el ion Na tiene 11protones.AdemásalalojarunelectrónenlaúltimacapaenelionF loselectronestiendenalrepelerse(sondelamismacarga),portodoello,altenermenosprotonesymáselectroneselion tendrámayortamaño.

(Elenunciadopropuestoen2011essimilar).

12.25.Ordena los siguienteselementosenordencrecientede su radioatómico, justificando larespuesta:K,Al,Ca,Ar,Ba,Ne,SyMg.





ElmenorradiodetodoslecorrespondeaNe(n=2):


Acontinuación, los elementosdel3erperiodo(n=3)ordenadosdemenoramayor tamaño(mayoramenorZ):Ar(18),S(16),Al(13)yMg(12).

Ar pertenece al grupo 18 y periodo 3 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando sus electrones se obtiene que su númeroatómicoes18.

S pertenece al grupo 16 y periodo 3 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando sus electrones se obtiene que su númeroatómicoes16.

Al pertenece al grupo 13 y periodo 3 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando sus electrones se obtiene que su númeroatómicoes13.

Mg pertenece al grupo 2 y periodo 3 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ne]3s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes12.

Lesiguenloselementosdel4ºperiodo(n=4)ordenadosdemenoramayortamaño(mayoramenorZ):Ca(20)yK(19).

Ca pertenece al grupo 2 y periodo 4 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ar]4s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes20.


K pertenece al grupo 1 y periodo 4 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ar]4s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes19.

Finalmente,quedaunelementodel6ºperiodo,Ba.

Ba pertenece al grupo 2 y periodo 6 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Xe]6s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes56.

ComoZ (Ba)>Z (K),estefactordeterminaqueaunqueelBatengamáscapaselectrónicas(n=6),elvalordesuradioseaalgomenorqueeldelK.

Consultandolabibliografía,losradios(pm)son:

Ne(71)<Ar(98)<S(104)<Al(143)<Mg(160)<Ca(197)<Ba(222)<K(227)

12.26. Ordena, justificando la respuesta, las siguientes especies químicas demenor amayorenergíanecesariaparaarrancarunelectrón:Ne,O,Na,Fy .



I=1312Zn





Paralosespeciesdadassepuedeplantearlasiguientetabla:

Elemento O F Ne Na

Z 8 9 10 11 12

estructuraelectrónica [He]2s 2p [He]2s 2p [He]2s 2p [Ne]3s [He]2s 2p

Zef(aprox.) 6 7 8 1 >8

n 2 2 2 3 2

Deloselementosdados,elquepresentamenorenergíadeionizacióneselquetengamenorvalordeZ ymayorvalorden,elNa(Z =1)elementodel3erperiododelsistemaperiódico(n=3)porloquetienelamenorenergíadeionizacióndetodosellos.

Lesiguenloselementosdel2ºperiodo(n=2),O(Z =6),F(Z =7)yNe(Z =8).

Finalmente,Mg (Z >8) ya quehaperdido losdos electronesde su capamás externaytienecargamáxima.


Portanto,lasespeciesordenadasdemenoramayorenergíadeionización(kJ·mol )son:

Na(496)<O(1314)<F(1681)<Ne(2081)< (7733)

12.27.Elelectrónmásexternodelátomo,enestado fundamental,deciertoelemento tiene losnúmeros cuánticosn=3, l=2, =2, =½.Suponiendoquenohayotro electrón con lamismaenergía,indica,justificandolarespuesta:a)¿Cuáleselnúmeroatómico,Z,dedichoelemento?b)Grupoybloquealquepertenece.c)Símbolodedichoelemento.

(C.Valenciana2008)

a)Teniendoencuentaquelosvaloresdelosnúmeroscuánticosindican:

n=33erniveldeenergíaoperiodo

l=2subniveldeenergíad

estesubniveldeenergía3destádegenerado,perocomodicequenoexisteotroelectrónconlamismaenergíaquieredecirquesólohayunelectrónenlosorbitales3d.Deacuerdoconesto,la estructuraelectrónica abreviadadel elemento en su estado fundamental es [Ar] 4s 3d .Comosetratadeunátomoensuestadofundamental,sunúmeroatómico,Z,vienedadoporsunúmerodeelectrones(protones)quees18(Ar)+2(4s)+1(3d)=21.

b)Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo3,elvalorden=4queesunelementodel4ºperiodoyelquetengaelectronesdquepertenecealbloquedelosmetalesdetransición.

c)Elgrupo3delsistemaperiódicoestáintegradoporloselementos:

ScEscandio(n=4)

YItrio(n=5)

LaLantano(n=6)

AcActinio(n=6)

elvalorden=4indicaquesetratadelescandio,desímboloSc.

12.28.Ordenalossiguienteselementosenordencrecientedesuelectronegatividad,justificandolarespuesta:Cl(Z=17),Mg(Z=12),F(Z=9),Si(Z=14),Na(Z=11),P(Z=15).

(C.Valenciana2008)

La electronegatividad, χ, mide la capacidad que tiene un átomo para atraer hacia sí loselectronesdesuenlaceconotrosátomos.Suvalorsepuedecalcularapartirdelosvaloresdelaenergíadeionización,I,ydelaafinidadelectrónica,AE,deformaqueaumentaalaumentarambaspropiedades.Laelectronegatividaddeunelementoesmayorcuantomenoressuradioatómicoy cuantomayores su carganuclearefectiva.Por tanto, laelectronegatividaddeunátomoaumentaenun:

‐Grupoaldisminuirelvalordelnúmerocuánticoprincipaln.

‐Periodoalaumentarelvalordelnúmeroatómico.

Lasconfiguracioneselectrónicasabreviadasdeloselementospropuestosson:

F[He]2s 2p Na[Ne]3s Mg[Ne]3s

Si[Ne]3s 3p P[Ne]3s 3p Cl[Ne]3s 3p


ElFeselúnicoelementoqueperteneceal2ºperiodo(n=2)yademástienesieteelectronesde valencia y por ello mayor carga efectiva, lo que hace que tenga la máximaelectronegatividaddelsistemaperiódico.

Elrestodeloselementospertenecenal3erperiodo(n=3)porloquesuelectronegatividadaumenta con el número atómico, es decir, con el númerode electronesde valencia y cargaefectiva:Na,Mg,Si,PyCl.

Consultandolabibliografía,seobtienenlossiguientesvaloresde(escaladePauling):

Na(0,93)<Mg(1,31)<Si(1,90)<P(2,19)<Cl(3,16)<F(3,98)

12.29.Ciertoelementodel tercerperiodo tiene las siguientes energíasde ionización sucesivas(kJ· ):

=786,5 =1577 =3232 =4356 =16090.Identificadichoelementojustificandolarespuesta.

(C.Valenciana2008)

Suponiendoquelaenergíadeionizacion,I,esproporcionala lacarganuclearefectiva,Z ,yhaciendolaaproximacióndequeunelectrónapantallaaunprotón,losvaloresdeZ =1,2,3,…determinanqueloselectronesqueseencuentranenunmismoorbitalpresentanlarelaciónI/Z ≈cte.

Enestecaso:

I1=786,51

=786,5kJ·mol I2=15772

=788,5kJ·mol I3=32323

=1077,3kJ·mol

I4=43564

=1089kJ·mol I5=160905

=3218kJ·mol

Teniendoencuentaquesetratadeunelementodel3erperiodo,suconfiguraciónelectrónicadeberíaser:1s 2s 2p 3s 3p ,siendoxeyelnúmerodeelectronesenlacapamásexterna.

Losdosprimerosvalores, I ≈I , indicanque losdosprimeroselectronesestánsituadosenorbitales3p.

Losdosvaloressiguientes,I ≈I ,mayoresquelosanteriores,indicanquelosdossiguienteselectronesestánsituadosenelorbitalanterior,3s.

Finalmente, el siguiente valor, I mucho mayor que los anteriores, indica que el siguienteelectrónestásituadoenlacapaanterior,enelorbital2p.

El elemento cuya configuración electrónica externa es está situado en el grupo14integradoporloselementos:

Carbono(n=2)

Silicio(n=3)

Germanio(n=4)

Estaño(n=5)

Plomo(n=6)

elvalorden=3indicaquesetratadelsilicio.

12.30.Ordena los siguienteselementosenordencrecientede su radioatómico, justificando larespuesta:F,Sn,Br,O,He,Rb,Ne,As.






ElmenorradiodetodoslecorrespondeaHe(n=1):

He pertenece al grupo 18 y periodo 1 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaes1s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes2.

A continuación, los elementosdel2ºperiodo (n=2)ordenadosdemenor amayor tamaño(mayoramenorZ):Ne(10),F(9)yO(8).


F pertenece al grupo 17 y periodo 2 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando sus electrones se obtiene que su númeroatómicoes9.

O pertenece al grupo 16 y periodo 2 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónica abreviada es [He] 2s 2p . Sumando sus electrones se obtiene que su númeroatómicoes8.

A continuación, los elementosdel4ºperiodo (n=4)ordenadosdemenor amayor tamaño(mayoramenorZ):Br(35)yAs(33).

Br pertenece al grupo 17 y periodo 4 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ar]3d 4s 4p .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes35.

As pertenece al grupo 15 y periodo 4 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Ar]3d 4s 4p .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes33.

Lesiguenloselementosdel5ºperiodo(n=5)ordenadosdemenoramayortamaño(mayoramenorZ):Sn(50)yRb(37).

Sn pertenece al grupo 14 y periodo 5 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Kr]4d 5s 5p .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes50.

Rb pertenece al grupo 1 y periodo 5 del sistema periódico por lo que su configuraciónelectrónicaabreviadaes[Kr]5s .Sumandosuselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes37.

Consultandolabibliografía,losradios(pm)son:

He(50)<Ne(71)<F(72)<O(73)<Br(114)<As(120)<Sn(140)<Rb(248)

12.31. Ordena, justificando la respuesta, las siguientes especies químicas demenor amayorenergíaparaarrancarunelectrón:Ge,O,Ca,Si,Rb,Ne,N.




I=1312Zn





Paraloselementosdadossepuedeplantearlasiguientetabla:

Elemento N O Ne Si Ca Ge Rb

Z 7 8 10 14 20 32 37

estructuraelectrónica

[He]2s 2p

[He]2s 2p

[He]2s 2p

[Ne]3s 3p

[Ar]4s [Ar]3d

4s 4p [Kr]5s

Zef(aprox.) 6 6 8 4 2 4 1

n 2 2 2 3 4 4 5

Deloselementosdados,elquepresentamenorenergíadeionizacióneselquetengamenorvalordeZefymayorvalorden,elRb(Z =1)elementodel5ºperiododelsistemaperiódico(n=5)porloquetienelamenorenergíadeionizacióndetodosellos.

Lesiguenloselementosdel4ºperiodo(n=4),Ca(Z =2)yGe(Z =4).

Acontinuación,elelementodel3erperiodo(n=3),Si(Z =4).

Finalmente,loselementosdel2ºperiodo(n=2),N(Z =5),O(Z =6)yNe(Z =8)queeselqueposeeelvalormásaltodelaenergíadeionizaciónparaloselementosdados.

EnelcasodelaparejaN−O,laenergíadeionizacióndelOdeberíasermayorqueladelN.Sinembargo,consultandolabibliografía, losvaloresdeI(kJ·mol )son,IN(1402)>IO(1314).Esta anomalía se debe a que el nitrógeno, de acuerdo con la regla deHund, tiene los treselectrones p desapareados en orbitales diferentes, mientras que el oxígeno tiene doselectronesapareadosenunmismoorbitalploqueprovocaqueexistarepulsiónelectrostáticaentreellosyfacilite,portanto,laeliminacióndeesteúltimoelectrón.

Portanto,lasespeciesordenadasdemenoramayorenergíadeionización(kJ/mol)son:

Rb(403)<Ca(590)<Ge(762)<Si(787)<O(1314)<N(1402)<Ne(2081)

12.32.Ordenalossiguientesionesenordencrecientedesuradioiónico,justificandolarespuesta:, , , , .

(PreselecciónC.Valenciana2010)(PreselecciónC.Valenciana2011)

Lasconfiguracioneselectrónicasdelasespeciespropuestasson:


ElelementocuyosímboloesCleselcloroypertenecealgrupo17yperiodo3delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes17.

Laconfiguraciónelectrónicadelion es[Ne] yaquecaptaunelectrónensucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesPeselfósforoypertenecealgrupo15yperiodo3delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes15.

Laconfiguraciónelectrónicadel ion es[Ne] yaquecaptatreselectronesensucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesCaeselcalcioypertenecealgrupo2yperiodo4delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ar] 4s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes20.

Laconfiguraciónelectrónicadel ion es[Ne] yaquecededoselectronesdesucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesSeselazufreypertenecealgrupo16yperiodo3delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ne] 3s 3p . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes16.

Laconfiguraciónelectrónicadel ion es [Ne] yaquecaptadoselectronesensucapamásexterna.

ElelementocuyosímboloesKeselpotasioypertenecealgrupo1yperiodo4delsistemaperiódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [Ar] 4s . Sumando suselectronesseobtienequesunúmeroatómicoes19.

Laconfiguraciónelectrónicadel ion es[Ne] yaquecedeunelectróndesucapamásexterna.


Lasespeciesiónicasordenadasportamañocreciente(pm)son:

(100)< (138)< (181)< (184)< (212)

12.33. Ordena, justificando la respuesta, las siguientes especies químicas demenor amayorenergíaparaarrancarunelectrón:O,Ne, ,F, .




I=1312Zn






Elemento O F Ne

Z 3 4 8 9 10

estructuraelectrónica 1s 1s

[He]2s 2p

[He]2s 2p

[He]2s 2p

Zef(aprox.) >2 >>2 6 7 8

n 1 1 2 2 2

De las especies dadas, la que presentamenor energía de ionización es la que tengamenorvalordeZ ymayorvalorden,elO(Z =6)elementodel2ºperiododelsistemaperiódico(n=2)porloquetienelamenorenergíadeionizacióndetodosellos.

Lesiguenloselementosdel2ºperiodo(n=2),F(Zef=7)yNe(Zef=8).

Acontinuación,elionLi (n=1),yunZ muyelevadoportratarsedeunion.

Finalmente,elionBe (n=1),yunZ bastantemayorqueeldelLi ,eslaespeciequeposeeelvalormásaltodelaenergíadeionizacióndetodaslasespeciesdadas.


O(1314)<F(1681)<Ne(2081)< (7297)< (14846)

12.34. Dados los elementos A (Z = 6), B (Z = 9) y C (Z = 19) y sin necesidad de tener queidentificarlos,sepide:a)Elnúmerodeelectronesdevalenciadecadauno.b)Indicarcuálessonmetalesycuálesnometales.c)La fórmulade loscompuestosqueBpuedeformarcontodos losdemás, indicandocuálesoniónicosycuálescovalentes.d)Elelementoquepresentarámayorafinidadelectrónica.c)Elelementomenoselectronegativo.

(Canarias2011)

Z=6

a) El elemento cuyo número atómico es 6 tiene la configuración electrónica abreviada[He]2s 2p .Tienecuatroelectronesdevalencia.

b)Formaenlacescovalentescompartiendocuatroelectronesconotrosátomos,setratadeunnometal.


Z=9

a) El elemento cuyo número atómico es 9 tiene la configuración electrónica abreviada[He]2s 2p .Tienesieteelectronesdevalencia.

b) Tiende a captar (formando un enlace iónico) o a compartir un electrón con otro átomo(formandounenlacecovalente),setratadeunnometal.

Z=19

a) El elemento cuyo número atómico es 19 tiene la configuración electrónica abreviada[Ar]4s .Tieneunelectróndevalencia.

b)Tiendeacederunelectrónaotroátomoformandounenlaceiónico,setratadeunmetal.

c)LafórmulamásprobableparalacombinacióndeBconAes ,yaqueAcompartecuatroelectronesmientras que B solo uno para conseguir ambos una estructura electrónicamuyestabledegasinerte.Altratarsedeelementosquenotiendenacederelectroneselenlaceespredominantementecovalente.

La fórmulamásprobablepara lacombinacióndeBconCesCB,yaqueCcedeunelectrónmientrasqueBlocaptaparaconseguirambosunaestructuraelectrónicamuyestabledegasinerte. Al tratarse de elementos uno de los cuales tiende a ceder electrones y el otro acaptarloselenlaceespredominantementeiónico.

d) De los tres elementos propuestos el que presentamayor afinidad electrónica es delnúmeroatómicoZ=9yaquetienesieteelectronesdevalenciaytieneunaelevadatendenciaacompletarsucapadevalenciacaptandoocompartiendounúnicoelectrón.

e) De los tres elementos propuestos el que presenta menor electronegatividad es delnúmero atómico Z = 19 ya que tiene un único electrón de valencia y tiene una elevadatendenciaacederloparadejarsucapaanteriorcompleta.

12.35. Ordena, justificando la respuesta, las siguientes especies químicas demenor amayorenergíaparaarrancarunelectrón:S,Si,Rb, ,Ar,P.



I=1312Zn







Elemento Si P S Ar Rb

Z 11 14 15 16 18 37

estructuraelectrónica

[He]2s 2p

[Ne]3s 3p

[Ne]3s 3p

[Ne]3s 3p

[Ne]3s 3p

5s

Zef(aprox.) >8 4 5 6 8 1

n 2 3 3 3 3 5

De las especies dadas, la que presentamenor energía de ionización es la que tengamenorvalordeZ ymayorvalorden,elRb(Z =1)elementodel5ºperiododelsistemaperiódico(n=5)porloquetienelamenorenergíadeionizacióndetodosellos.

Le siguen los elementos del 3er periodo (n = 3), Si, (Z = 4), P (Z = 5), S (Z = 6) y Ar(Z =8).

Finalmente,elionNa (n=2),yunZ muyelevadoportratarsedeunion,eslaespeciequeposeeelvalormásaltodelaenergíadeionizacióndetodaslasespeciesdadas.

EnelcasodelaparejaP−S,laenergíadeionizacióndelSdeberíasermayorqueladelP.Sinembargo,consultando labibliografía, losvaloresde I (kJ·mol )son,IP(1012)> IS(1000).Esta anomalía se debe a que el fósforo, de acuerdo con la regla de Hund, tiene los treselectronespdesapareadosenorbitalesdiferentes,mientrasqueelazufretienedoselectronesapareadosenunmismoorbitalploqueprovocaqueexistarepulsiónelectrostáticaentreellosyfacilite,portanto,laeliminacióndeesteúltimoelectrón.


Rb(403)<Si(787)<S(1000)<P(1012)<Ar(1521)<Na+(4562)

Proble

13.E

13.1.polar

Lase

Deamoléccorresolitaelectrformamolec

Alser( =oxígeigualeporlo

Deuna mcorresolitaelectrgeomde 10electrsegún

Alser( =oxígeigualenula,

13.2.

Lase

emasyCuestion

NLACEQUÍ

Escribe lasres?

structurasd

acuerdoconcula del tiesponde unaarios alrederonessolitarade lamolécularLINEA

reloxígeno2,55), la meno, C O.esy la geomotanto,lam

acuerdo comolécula deespondeunaarios alrederones solitametríamolec09,5° aunquronessolitarnlabibliogra

reloxígeno2,20), la meno, H Oes y la geomporlotanto

Explicalage

structurasd

nesdelasOlim

ÍMICOYGEO

s estructuras

deLewisdel

nlanotaciónipo AX , ca distribucidor del átoriossobreelécula,por loALconángul

omáselectrolécula pres. Como losmetría es linmoléculaesN

on la notacióel tipo AX Eadistribuciódor del átorios sobreecularANGULue la repulrioshacequafía.

máselectroolécula pres. Como losmetría es ano,lamolécula

eometríamo

deLewisdel

mpiadasdeQuí

OMETRÍAM

s de Lewis

asespecies

ndelmodeloon númeroión lineal domo centrallcarbono,coo tantoestalosdeenlace

ronegativo(senta dos ddos vectoreneal, la resuNOPOLAR.

ón delmodeE , con númóntetraédricmo central.el oxígeno, lLAR con ánsión que ejueesteángu

onegativo(senta dos ddos vectorengular, la raesPOLAR

oleculardelt

asespecies

mica.Volumen

MOLECULAR

de las molé

propuestas

odeRPECV,o estéricode los liganl. Al no exioincidenladapresentauede180°.

=3,44)qudipolos diriges momentoultantede am

elo de RPECmero estériccadelosliga. Al existirlamoléculangulos de enjercen los dloseaalgom

=3,44)quedipolos diriges momentoesultante deR(μ=1,85D

triclorurode

propuestas

n10.(S.Menarg

R

éculas de

son,respect

el esun2, a la qundos y parestir pares ddistribuciónunageometr

ueelcarbongidos haciao dipolar sombosesnul

CV, el eco 4, a la quandosyparedos pares dpresentaunnlace teóricodos pares dmenor,104,

eelhidrógengidos haciao dipolar soe éstos no e).

eboro,etano

son,respect

gues&F.Latre

y . ¿

tivamente:

naueesdenyría

noelonla,

esueesdenaosde5°

noelones

oyetino.

tivamente:

e)

¿Serán com

(Canar

(Canar

70

mpuestos

rias1996)

rias1996)


De acuerdo con la notación delmodelo de RPECV, elesunamoléculadeltipoAX ,connúmeroestérico

3, a la que corresponde una distribución triangular delos ligandos y pares solitarios alrededor del átomocentral.Alnoexistirparesdeelectronessolitariossobreelboro,coincidenladistribuciónyformadelamolécula,por lo tanto esta presenta una geometría molecularTRIANGULARPLANAconángulosdeenlacede120°.

De acuerdo con la notacióndelmodelo deRPECV, el– esunamoléculadeltipoAX ,respectoacada

uno de los carbonos, con número estérico 4, a la quecorrespondeunadistribucióntetraédricadelosligandosy pares solitarios alrededor del átomo central. Al noexistir pares de electrones solitarios sobre el carbono,coinciden ladistribucióny formade lamolécula,por lotanto esta presenta una geometría molecularTETRAÉDRICAconángulosdeenlacede109,5°.

De acuerdo con la notacióndelmodelo deRPECV, elCH≡CH es unamolécula del tipo AX , respecto a cadauno de los carbonos, con número estérico 2, a la quecorresponde una distribución lineal de los ligandos ypares solitarios alrededor del átomo central. Al noexistir pares de electrones solitarios sobre el carbono,coinciden ladistribucióny formade lamolécula,por lotanto esta presenta una geometría molecular LINEALconángulosdeenlacede180°.

13.3.Describalasformasresonantesparalamoléculade .(Canarias1998)

LasdiferentesestructurasdeLewisresonantesdelamoléculadeácidonítricoson:

13.4. El y el son dos compuestos del tipo , sin embargo, el primero tiene unmomentodipolarde4,97·10 C·m,mientrasqueeldelsegundoescero.¿Cómose interpretaestosdatos?

(Canarias1998)

LasestructurasdeLewisdelasespeciespropuestasson,respectivamente:


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunamolécula del tipo AX E, con número estérico 4, a la quecorresponde una distribución tetraédrica de los ligandos ypares solitarios alrededor del átomo central. Al existir un pardeelectronessolitariossobreelnitrógeno,lamoléculapresentauna geometría molecular PIRAMIDAL con ángulos de enlaceteóricos de 109,5° aunque la repulsión que ejerce el par deelectronessolitarioshacequeesteánguloseaalgomenor,107°segúnlabibliografía.

Al ser el nitrógeno más electronegativo ( = 3,04) que elhidrógeno ( = 2,20), la molécula presenta tres dipolosdirigidos hacia el nitrógeno, H N. Como los tres vectoresmomento dipolar son iguales y la geometría es piramidal, laresultante de éstos no es nula, por lo tanto, la molécula esPOLAR(segúnlabibliografía,μ=4,97·10 C·m).

Deacuerdocon lanotacióndelmodelodeRPECV,el esuna molécula del tipo AX , con número estérico 3, a la quecorrespondeunadistribucióntriangulardelosligandosyparessolitarios alrededor del átomo central. Al no existir pares deelectrones solitarios sobre el boro, coinciden la distribución yformadelamolécula,porlotantoestapresentaunageometríamolecular TRIANGULAR PLANA con ángulos de enlace de120°.

Al ser el flúor más electronegativo ( = 3,98) que el boro(=2,04), lamoléculapresenta tresdipolosdirigidoshaciaelflúor, B F. Como los tres vectores momento dipolar sonigualesylageometríaestriangular,suresultanteesnula,porlotanto,lamoléculaesNOPOLAR.

13.5.Ordenelassiguientesespeciesporordencrecientedeángulodeenlace:

(Canarias1998)


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esuna especie del tipo AX E , con número estérico 4, a la quecorresponde una distribución tetraédrica de los ligandos ypares solitarios alrededor del átomo central. Al existir dospares de electrones solitarios sobre el nitrógeno, la especiepresentaunageometríamolecularANGULARconángulosdeenlacemenores de 109,5° debido a la repulsión que ejercenlosparesdeelectronessolitarios


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunamoléculadel tipoAX E, connúmeroestérico4, a laque corresponde una distribución tetraédrica de losligandos y pares solitarios alrededor del átomo central. Alexistirunpardeelectronessolitariossobreelnitrógeno, lamolécula presenta una geometría molecular PIRAMIDALconángulosdeenlaceteóricosde109,5°aunquelarepulsiónque ejerce el par de electrones solitarios hace que esteánguloseaalgomenor,107°segúnlabibliografía.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunaespeciedeltipoAX ,connúmeroestérico4,alaquecorresponde una distribución tetraédrica de los ligandos ypares solitarios alrededor del átomo central. Al no existirparesdeelectrones solitarios sobre elnitrógeno, coincidenla distribución y forma de la especie, por lo tanto estapresenta una geometría molecular TETRAÉDRICA conángulosdeenlacede109,5°.

Elordencrecientedeángulosdeenlacees < < .

13.6.Indiquecuántosenlacesσyπtienelamoléculade2‐butino.¿Dequétiposonlosenlacesσ?(Extremadura1998)

LaestructuradeLewisdelaespeciepropuestaes:

Losenlacessencillos,6C–Hy1C–C,sonenlacesσ,yelenlacetripleC≡C,estáformadopor1enlaceσy2enlacesπ.

Entotal,8enlacesσy2enlacesπ.

13.7.Dadoslosátomos:

X=1 2 2 3 e Y=1 2 2 3 3 ,justifique qué tipode compuesto formaránalunirse e indiquealgunade laspropiedadesdelmismo.

(Extremadura1998)

Si el átomoX cede los dos electrones del orbital 3s adquiere una configuración electrónicamuyestabledegasinerte[He] ysetransformaenelion .

Si el átomo Y capta un electrón completa el subnivel 3p y adquiere una configuraciónelectrónicamuyestabledegasinerte[Ne] ysetransformaenelion .

Deacuerdoconlacondicióndeelectroneutralidadentreambosionesformanuncompuestoiónicodefórmula .

Loscompuestosiónicostienenlassiguientespropiedades:


‐elevadasolubilidadenagua

‐altospuntosdefusiónyebullición

‐buenosconductoresdelacorrienteeléctricafundidosoendisoluciónacuosa

‐durosyfrágiles

13.8.Indicadentrodecadaparejadeespecies,cuáldeellaspresentaunmayorángulodeenlaceO−X−O.a) y b) y c) y d) y e) y f) y

(C.Valenciana1999)

a)LasestructurasdeLewisdelNO yNO son,respectivamente:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunaespeciecuyadistribucióndeligandosyparesdeelectrones solitarios alrededordel átomo central se ajusta a la fórmulaAX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 3 por lo que su disposición estriangularysugeometríaesANGULARyaquesólohaydosligandosunidosalátomocentral.El ángulo de enlace es algo menor de 120° debido a la repulsión que provoca el par deelectronessolitarioquehaysobreelátomodenitrógeno.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunaespeciecuyadistribucióndeligandosyparesdeelectrones solitarios alrededordel átomo central se ajusta a la fórmulaAX a laquecorrespondeunnúmeroestérico (m+n)=3por loquesudisposicióny formageométricaesTRIANGULARPLANAconunángulodeenlacede120°.

Portanto,elánguloO–N–Oesmayorenel .

b)LasestructurasdeLewisdelCO ySO son,respectivamente:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustanciacuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX a laquecorrespondeunnúmeroestérico (m+n)=2por loquesudisposicióny formageométricaesLINEALconunángulodeenlacede180°.


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustanciacuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 3 por lo que su disposición estriangularysugeometríaesANGULARyaquesólohaydosligandosunidosalátomocentral.El ángulo de enlace es algo menor de 120° debido a la repulsión que provoca el par deelectronessolitarioquehaysobreelátomodeazufre.

Portanto,elánguloO–X–Oesmayorenel .

c)LasestructurasdeLewisdelSO ySO son,respectivamente:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunaespeciecuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición estetraédrica y su geometría es PIRAMIDAL ya que sólo hay tres ligandos unidos al átomocentral.Elángulodeenlaceesalgomenorde109,5°debidoalarepulsiónqueprovocaelpardeelectronessolitarioquehaysobreelátomodeazufre.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunaespeciecuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición y sugeometríaesTETRAÉDRICAconunángulodeenlacede109,5°.

Portanto,elánguloO–S–Oesmayorenel .


d)LasestructurasdeLewisdelClO yClO son,respectivamente:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunaespeciecuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición estetraédrica y su geometría es PIRAMIDAL ya que sólo hay tres ligandos unidos al átomocentral.Elángulodeenlaceesalgomenorde109,5°debidoalarepulsiónqueprovocaelpardeelectronessolitarioquehaysobreelátomodecloro.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunaespeciecuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición y sugeometríaesTETRAÉDRICAconunángulodeenlacede109,5°.

Portanto,elánguloO–Cl–Oesmayorenel .

e)LasestructurasdeLewisdelSO ySO son,respectivamente:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustanciacuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 3 por lo que su disposición estriangularysugeometríaesANGULARyaquesólohaydosligandosunidosalátomocentral.El ángulo de enlace es algo menor de 120° debido a la repulsión que provoca el par deelectronessolitarioquehaysobreelátomodeazufre.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustanciacuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX a la que corresponde un número estérico (m+n) = 3 por lo que su disposición y sugeometríaesTRIANGULARPLANAconunángulodeenlacede120°.


Portanto,elánguloO–S–Oesmayorenel .

f)LasestructurasdeLewisdelSO yNO son,respectivamente:



Portanto,elánguloO−X−Oesmayorenel .

13.9.DibujaeldiagramadeLewisdelamoléculade yexplicasisiguelaregladeloctetoyquetiposdeenlacesexisten.

(Galicia2000)

ComoseobservaenlaestructuradeLewis:

todoslosátomosdelamoléculacumplenlaregladelocteto(esprecisoseñalarqueelátomodehidrógenollenasuúnicacapaconsólo2electrones).


Respectoalosenlacesexistentes:

Entrelosionesamonio(NH )ehidrógenosulfuro(HS )existeunenlaceiónico.

Dentrodelionamonio,losenlacesN–Hsonenlacescovalentesconlaparticularidaddequeunodeellosescovalentecoordinadoodativo.

ElenlaceH–Sexistenteenelionhidrógenosulfuroesunenlacecovalente.

13.10.DibujaeldiagramadeLewisde lamoléculade yexplicasisigue laregladeloctetoyquetiposdeenlacesexisten.

(Galicia2001)

ComoseobservaenlaestructuradeLewis:

todoslosátomosdelamoléculacumplenlaregladelocteto(esprecisoseñalarqueelátomodehidrógenollenasuúnicacapaconsólo2electrones).

Respectoalosenlacesexistentes:

Entrelosionesamonio(NH )ehidrógenocarbonato(HCO )existeunenlaceiónico.

Dentrodelionamonio,losenlacesN–Hsonenlacescovalentesconlaparticularidaddequeunodeellosescovalentecoordinadoodativo.

LosenlacesC–OyH–Oexistentesenelionhidrógenocarbonatosonenlacescovalentes.

13.11. De las siguientes moléculas o iones: , , y indica las que tienengeometríatetraédrica.

(C.Valenciana2001)


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustanciacuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 6 por lo que su disposición esoctaédrica y su geometría es CUADRADAPLANAyaque sólo hay cuatro ligandosunidos alátomocentral.


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n)=5porloquesudisposiciónesdebipirámidetrigonalysugeometríadeBALANCÍNyaquesólohaycuatroligandosunidos al átomo central y es la que presenta menosrepulsiones de 90° entre el par de electrones solitario y losparesdeelectronesenlazantes.

De acuerdo con la notación del modelo de RPECV y son especies cuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesudisposiciónygeometríaesTETRAÉDRICA.

13.12. De las siguientes moléculas o iones: , , , indica cuáles son linealesjustificandolarespuesta.

(C.Valenciana2002)


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV y sonespeciescuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 3 por lo que su disposición estriangularysugeometríaANGULARyaquesólohaydosligandosunidosalátomocentral.


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX a la que corresponde un número estérico (m+n)=2porloquesudisposiciónygeometríaesLINEAL.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna especie cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n)=5porloquesudisposiciónesdebipirámidetrigonalysugeometríaLINEALyaquesólohaydosligandosunidosalátomocentralyeslaquepresentamenosrepulsionesde90°entre los pares de electrones solitarios y los pares deelectronesenlazantes.

13.13.De lassiguientesmoléculas: , , , , , y indicacuálessonpolaresjustificandolarespuesta.

(C.Valenciana2002)

LasestructurasdeLewisdelasmoléculaspropuestasson:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV el esunasustancia cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3porloquesudisposiciónygeometríaesTRIANGULAR.

Comoeloxígeno(=3,44)esmáselectronegativoqueelazufre(=2,58)existentresdipolosdirigidoshaciaeloxígenoSO.Conesageometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolaresnula(μ=0)ylamoléculaesNOPOLAR.


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV el esunasustancia cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX Ealaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3porloquesudisposiciónestriangularysugeometríaesANGULARyaquesólohaydosligandosunidosalátomocentral.

Comoeloxígeno(=3,44)esmáselectronegativoqueelazufre(=2,58)existendosdipolosdirigidoshaciaeloxígenoSO.Conesageometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolarnoesnula(μ=1,63D)ylamoléculaesPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustancia cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX Ealaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesudisposiciónes tetraédricaysugeometríaesPIRAMIDALyaquesólohaytresligandosunidosalátomocentral.

Como el nitrógeno ( = 3,04) es más electronegativo que elhidrógeno ( = 2,20) existen tres dipolos dirigidos hacia elnitrógenoHN.Conesageometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolarnoesnula(μ=1,47D)ylamoléculaesPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustancia cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitarios alrededor del átomo central se ajusta a la fórmulaAX E alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesudisposiciónestetraédricaysugeometríaesANGULARyaquesólohaydosligandosunidosalátomocentral.

Como el oxígeno ( = 3,44) es más electronegativo que elhidrógeno ( = 2,20) existen dos dipolos dirigidos hacia eloxígenoHO.Conesageometría laresultantede losvectoresmomentodipolarnoesnula(μ=1,85D)ylamoléculaesPOLAR.

De acuerdo con la notación delmodelo de RPECV es unasustancia cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesudisposiciónygeometríaesTETRAÉDRICA.

Como el cloro ( = 3,16) es más electronegativo que el carbono ( = 2,55) existen cuatrodipolos dirigidos hacia el cloro C Cl. Con esa geometría la resultante de los vectoresmomentodipolaresnula(μ=0)ylamoléculaesNOPOLAR


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX a la que corresponde un número estérico (m+n) = 5 por lo que su disposición y geometría es deBIPIRÁMIDETRIGONAL.

Comoelcloro(=3,16)esmáselectronegativoqueelfósforo(=2,19)existencincodipolosdirigidoshaciaelcloroPCl.Con esa geometría la resultante de los vectores momentodipolaresnula(μ=0)ylamoléculaesNOPOLAR.

De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el es una sustancia cuyadistribuciónde ligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordecadaátomocentralseajusta a la fórmula AX a la que correspondeunnúmero estérico (m+n) = 4 por lo que sudisposiciónygeometríaesTETRAÉDRICA.

Como el oxígeno ( = 3,44) es más electronegativo que el carbono ( = 2,55) y que elhidrógeno(=2,20)losenlacessonpolaresyconesageometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolarnoesnula(μ=1,69D)ylamoléculaesPOLAR.

13.14 En lasmoléculas que se indican, señala las que tienenmomento dipolar permanente:, , , .

(C.Valenciana2002)


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustancia cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=2porloquesudisposiciónygeometríaesLINEAL.

Comoelazufre(=2,58)esmáselectronegativoqueelcarbono(=2,55)existendosdipolosdirigidos hacia el azufre C S. Con esa geometría la resultante de los vectoresmomentodipolaresnula(μ=0)ylamoléculaesNOPOLAR.


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y sugeometríaesANGULARyaquesólohaydosligandosunidosalátomocentral.

Como el oxígeno ( = 3,44) es más electronegativo que elhidrógeno ( = 2,20) existen dos dipolos dirigidos hacia eloxígeno H O. Con esa geometría la resultante de losvectores momento dipolar no es nula (μ = 1,85 D) y lamoléculaesPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición y geometría esTETRAÉDRICA.

Comoel hidrógeno ( =2,20) esmás electronegativoque elsilicio ( = 1,90) existen cuatro dipolos dirigidos hacia elhidrógeno Si H. Con esa geometría la resultante de losvectoresmomentodipolaresnula(μ=0)ylamoléculaesNOPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVelCCl esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición y geometría esTETRAÉDRICA.

Como el cloro ( = 3,16) es más electronegativo que elcarbono ( = 2,55) existen cuatro dipolos dirigidos hacia elcloroCCl.Conesageometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolaresnula(μ=0)ylamoléculaesNOPOLAR.

13.15.Delassiguientesmoléculasoiones: , , y indicalasquesontetraédricas,justificandolarespuesta.




Deacuerdocon lanotacióndelmodelodeRPECV el elesunasustanciacuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX Ealaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=5porloquesudisposición es de bipirámide trigonal y su geometría deBALANCÍN ya que sólo hay cuatro ligandos unidos al átomocentral y es la quepresentamenos repulsionesde90° entre elpardeelectronessolitarioylosparesdeelectronesenlazantes.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunaespecie cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitarios alrededor del átomo central se ajusta a la fórmulaAX E alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=6porloque su disposición es octaédrica y su geometría CUADRADAPLANAyaquesólohaycuatroligandosunidosalátomocentral.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV y sonespeciescuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesudisposiciónygeometríaesTETRAÉDRICA.

13.16. Explica la molécula de eteno indicando la hibridación de los átomos de carbono, lageometríaquepresentaylosenlacesσyπrealizandoundiagramadelosmismos.

(Canarias2004)

LaestructuradeLewisdelamoléculaes:

Losátomosdecarbonopresentanhibridación y forman tresenlaces conángulosde120°.

Losenlacessencillos,C–H,sonenlacesσ,yelenlacedobleC=C,estáformadoporunenlaceσyunenlaceπ.


13.17. De las siguientes moléculas: , , y , indica las que son polares,justificandolarespuesta.

(C.Valenciana2004)


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV el esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX a la que corresponde un número estérico (m+n)=2porloquesudisposiciónsugeometríaesLINEAL.

Como el oxígeno ( = 3,44) es más electronegativo que elcarbono ( = 2,55) existen dos dipolos dirigidos hacia eloxígeno C O. Con esa geometría la resultante de losvectoresmomentodipolaresnula(μ=0)ylamoléculaesNOPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV el esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n) = 3 por lo que su disposición es triangular y sugeometríaesANGULARyaquesólohaydosligandosunidosalátomocentral.

Como el oxígeno ( = 3,44) es más electronegativo que elazufre(=2,58)existendosdipolosdirigidoshaciaeloxígenoS O. Con esa geometría la resultante de los vectoresmomento dipolar no es nula (μ = 1,63 D) y la molécula esPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n) = 3 por lo que su disposición es triangular y sugeometríaesANGULARyaquesolohaydosligandosunidosalátomocentral.

Comoelcloro(=3,16)esmáselectronegativoqueelestaño(=2,20)existendosdipolosdirigidoshaciaeloxígenoSnCl.Conesageometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolarnoesnula(μ=3,74D)ylamoléculaesPOLAR.



Comoel oxígeno ( =3,44) esmás electronegativoque elhidrógeno ( =2,20)existendosdipolos dirigidos hacia el oxígeno H O. Con esa geometría la resultante de los vectoresmomentodipolarnoesnula(μ=1,85D)ylamoléculaesPOLAR.

13.18. De las siguientes moléculas o iones: , , y , indica las que sontetraédricas,justificandolarespuesta.

(C.Valenciana2004)


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV el esunaespecie cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX E alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=6porloquesudisposición es octaédrica y su geometría CUADRADA PLANA yaquesólohaycuatroligandosunidosalátomocentral.

De acuerdo con la notación delmodelo de RPECV , y son especies cuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesudisposiciónygeometríaesTETRAÉDRICA.


13.19.De lassiguientesmoléculaso iones: , , , y , indica justificando larespuesta,lasquesonpiramidales.



De acuerdo con la notación del modelo de RPECV , y son especies cuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3porloquesudisposiciónygeometríaesTRIANGULARPLANA.

De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el y el son especies cuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaa la fórmula AX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que sudisposiciónestetraédricaysugeometríaesPIRAMIDALyaquesólohaytresligandosunidosalátomocentral.

13.20.El isopreno(2‐metil‐1,3‐butadieno)esunmonómeroqueseempleaen la fabricacióndecauchos.Indicaquétipodehibridaciónpresentacadaátomodecarbonoymedianteunesquemarepresentalosenlacesσyπqueexisten.

(Canarias2005)

LaestructuradeLewisdelaespeciepropuestaes:

Elátomode carbono con todos todos losenlaces sencillos (grupometilo)presentahibridación yformacuatroenlacesconángulosde109,5°.


Los átomos de carbono con doble enlace presentan hibridación y forman tresenlacesconángulosde120°.

Los enlaces sencillos, 8 C–H y 1 C–C, son enlaces σ, y los dos dobles enlaces C=C, estánformadospor1enlaceσy1enlaceπ.

13.21. De las siguientesmoléculas: , , , , y indica, justificando larespuesta,lasquesonpolaresylasquesonapolares.



DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV el esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX a la que corresponde un número estérico (m+n)=2porloquesudisposiciónsugeometríaesLINEAL.

Como el oxígeno ( = 3,44) es más electronegativo que elcarbono ( = 2,55) existen dos dipolos dirigidos hacia eloxígeno C O. Con esa geometría la resultante de losvectores momento dipolar es nula (μ = 0) y la molécula esAPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV el esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n) = 3 por lo que su disposición es triangular y sugeometríaesANGULARyaquesólohaydosligandosunidosalátomocentral.

Comoeloxígeno(=3,44)esmáselectronegativoqueelazufre(=2,58)existendosdipolosdirigidoshaciael oxígenoSO.Conesageometría la resultantede losvectoresmomentodipolarnoesnula(μ=1,63D)ylamoléculaesPOLAR.


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX a la que corresponde un número estérico (m+n) = 3 por lo que su disposición y geometría esTRIANGULAR.

Comoel cloro ( =3,16) esmáselectronegativoqueelboro(=2,04)existentresdipolosdirigidoshaciaelcloroBCl.Con esa geometría la resultante de los vectores momentodipolaresnula(μ=0)ylamoléculaesAPOLAR.


Como el oxígeno ( = 3,44) es más electronegativo que elhidrógeno ( = 2,20) existen dos dipolos dirigidos hacia eloxígeno H O. Con esa geometría la resultante de losvectores momento dipolar no es nula (μ = 1,85 D) y lamoléculaesPOLAR.


Como el cloro ( = 3,16) es más electronegativo que elcarbono ( = 2,55) existen cuatro dipolos dirigidos hacia elcloroCCl.Conesageometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolaresnula(μ=0)ylamoléculaesAPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y sugeometríaesPIRAMIDALyaquesolohaytresligandosunidosalátomocentral.

Comoelnitrógeno(=3,04)esmáselectronegativoqueelhidrógeno(=2,20)existentresdipolosdirigidoshacia elnitrógenoHN.Conesageometría la resultantede losvectoresmomentodipolarnoesnula(μ=1,47D)ylamoléculaesPOLAR.


(AlgunassustanciasyaseproponenenC.Valenciana2004).

13.22.Dadosloscompuestos:1) 2)NaF 3)

a)Indicadeformarazonadaeltipodeenlacequepresentacadauno.b) Indica la hibridación del átomo central en los compuestos que sean covalentes y haz unaestimacióndelvalordelángulodeenlace.Datos.F(Z=9),O(Z=8),Na(Z=11)yB(Z=5)

(Canarias2006)

a) Las diferencias de electronegatividad entre los elementos que forman los compuestosdadosson:

Compuesto OF NaF BF Δχ (3,98–3,44)=0,54 (3,98– 0,93)=3,05 (3,98–2,04)=1,94

AunqueelenlaceO–Fespolar,ladiferenciadeelectronegatividadesmenorque1,porloqueelenlaceentreamboselementosespredominantementecovalente.

ElenlaceNa–Fesmuypolarycomoladiferenciadeelectronegatividadesmayorque2,elenlaceentreamboselementosespredominantementeiónico.

Aunque el enlace B–F es bastante polar, la diferencia de electronegatividad estácomprendida entre 1 y 2, por lo que el enlace entre ambos elementos es parcialmentecovalente.

b)LasestructurasdeLewisdeloscompuestosconenlacecovalenteson,respectivamente:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunaespeciedeltipoAX E ,connúmeroestérico4,alaque corresponde una distribución tetraédrica de losligandosyparessolitariosalrededordelátomocentral.

Unátomoconesadistribuciónpresentahibridación ytieneángulosdeenlacede109,5°;aunquelarepulsiónqueejercenlosdosparesdeelectronessolitarioshacequeesteánguloseaalgomenor,103,2°segúnlabibliografía.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunaespeciedeltipoAX ,connúmeroestérico3,alaquecorrespondeunadistribución triangularde los ligandosyparessolitariosalrededordelátomocentral.

Unátomoconesadistribuciónpresentahibridación ytieneángulosdeenlacede120°.

Proble

13.23a)Indb)Hatipos

a)Las

Enángu

Enángu

b)En

Ene

Ene

13.24a)Escb)Dec)Exp

Lase

Deaunaelectrfórmu(m+ngeomátom

emasyCuestion

3.Sabiendoqdicalahibridazunesquemdeenlaceσy

sestructura

el losulosde120°

el losulosde180°

namboscom

el elen

el elen

4.Dadaslasscribesuestrescribesugeoplicasiestas

structurasd

acuerdoconsustancia cronessolitarula AX E n) = 4 pormetríaesANGocentral.

nesdelasOlim

queeletenotdacióndecamadecadauyπpresente

asdeLewisd

átomosde°.

sátomosde°.

mpuestos,los

nlacedoble

nlacetriple

siguientesmucturadeLeometríamolsmoléculast

deLewisdel

nlanotacióncuya distribriosalrededa la que clo que suGULARyaqu

mpiadasdeQuí

tieneunaestdaunodelounodeloscoes.

deambassus

carbonop

ecarbonop

senlacesse

C=Cestáfor

C≡Cestáfo

oléculas:ewis.lecular.tienenonom

asmolécula

ndelmodelobución dedordelátomorrespondedisposiciónuesólohay

mica.Volumen

tructuraplanosátomosdeompuestosin

stanciasson

resentanh

presentanh

encillos,C–H

rmadopor

ormadopor

, y

momentodip

aspropuesta

odeRPECVligandos yocentralseun númer

n es tetraéddosligando

n10.(S.Menarg

nayelqueecarbonodendicandolos

n,respectiva

hibridación

hibridación

H,sonenlac

.

polar.

asson:

el espares deajustaalaro estéricodrica y susunidosal

gues&F.Latre

eletinoeslindichoscompángulosde

mente:

yforma

nsp y forma

cesσ.

(Preselecc

e)

eal.puestos.enlace,asíc

(Canar

antresenla

andosenla

ciónC.Valencia

91

comolos

rias2006)

acescon

cescon

ana2006)


Comoeloxígeno(=3,44)esmáselectronegativoqueelcloro(=3,16)existendosdipolosdirigidoshaciaeloxígenoClO.Conesageometría laresultantede losvectoresmomentodipolarnoesnula(μ≠0)ylamoléculaesPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y sugeometría es PIRAMIDAL ya que sólo hay tres ligandosunidosalátomocentral.

Como el cloro ( = 3,16) es más electronegativo que elarsénico(=2,18)existentresdipolosdirigidoshaciaelcloroAs Cl. Con esa geometría la resultante de los vectoresmomento dipolar no es nula (μ = 1,59 D) y la molécula esPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVelF COesunasustanciacuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3porloquesudisposiciónygeometríaesTRIANGULARPLANA.

Comoelcloro(=3,16)esmáselectronegativoqueelComoel flúor ( = 3,98) y el oxígeno ( = 3,44) son máselectronegativosqueelcarbono(=2,55)existentresdipolosdirigidos dos hacia el flúor C F y otro dirigido hacia eloxígeno C O. Con esa geometría la resultante de losvectores momento dipolar no es nula (μ = 0,95 D) y lamoléculaesPOLAR.

13.25.¿EncuáldelassiguientesmoléculascabeesperarunenlaceO−Omáscorto? , , .Justificalarespuesta.

(C.Valenciana2006)

Elordendeenlacesedefinecomoelnúmerodeparesdeelectronesqueformanunenlaceyestárelacionadoconlalongituddedichoenlacequeestantomáscortocuantosmásparesdeelectronesformendichoenlaceyaquemayoratracciónexistiráentrelosátomos.

LaestructuradeLewisdel es:

El ordende enlace entre los átomosdeoxígeno es1, yaqueel enlace está formadoporunúnicopardeelectrones.



Elordendeenlaceentre losátomosdeoxígenoes2,yaqueelenlaceestá formadopordosparesdeelectrones.


Estamoléculapresentaresonancia.Estoconsisteenque,experimentalmente, la longituddelenlaceOO está comprendida entre la longitud del enlace sencillo y la del doble, no es tancortocomoéstenitanlargocomoelsencillo.Porestemotivosedicequeelordendeenlaceentrelosátomosdeoxígenoes1½.

Portanto,elenlaceOOmáscortocorrespondealamoléculade .Segúnlabibliografía,laslongitudesdelosenlacesOO(pm)son:

(121)< (128)< (149)

13.26. Indica la hibridación del átomo central en cada uno de los siguientes compuestos, asícomo,lageometríadecadamolécula:a) b) c) d) .

(Canarias2007)

Parapoderdeterminarlahibridacióndelátomocentraldeunamolécula,esprecisodibujarsuestructuradeLewisyapartirdelamismaverelnúmerodeparesdeelectronesquerodeanalátomocentral.AplicandoelmodeloRPECVsedeterminasugeometríamolecular.

De acuerdo con la notación delmodelo de RPECV, el esuna especie del tipoAX E connúmero estérico (m+n) = 4, a laque corresponde una distribución tetraédrica de los ligandos yparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralloquesuponelaformaciónde4orbitaleshíbridos .

Como existe un par de electrones solitario sobre el fósforo, lageometríamolecularesPIRAMIDALconunosángulosdeenlacemenoresque losdeun tetraedro (109,5°)debidoa la repulsiónprovocada por el par de electrones solitarios. Según labibliografía,losángulosdeenlacesonde100°.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunaespecie del tipo AX con número estérico (m+n) = 4, a la quecorrespondeunadistribucióntetraédricadelosligandosyparessolitariosalrededordelátomocentralloquesuponelaformaciónde4orbitaleshíbridos .

Como no existen pares de electrones solitarios sobre el silicio,coinciden la distribución y la geometría molecular, que esTETRAÉDRICA,conángulosdeenlacede109,5°.


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunamoléculadeltipoAX E ,connúmeroestérico(m+n)=4,alaquecorrespondeunadistribucióntetraédricadelosligandosyparessolitariosalrededordelátomocentralloquesuponelaformaciónde4orbitaleshíbridos .

Comoexistendosparesdeelectronessolitariossobreelazufre,lageometría molecular es ANGULAR con ángulos de enlacemenoresque losdeun tetraedro (109,5°)debidoa la repulsiónprovocadaporlosdosparessolitarios.

Deacuerdocon lanotacióndelmodelodeRPECV,el esunaespeciedeltipoAX connúmeroestérico(m+n)=2,alaquecorresponde una distribución lineal de los ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralloquesuponelaformaciónde2orbitaleshíbridossp.

Al no existir pares de electrones solitarios sobre el berilio,coinciden la distribución de pares electrones sobre el átomocentralylageometríamolecularqueesLINEALconunosángulosdeenlacede180°.

13.27.Laconfiguraciónelectrónica1 2 2 3 3 correspondeaun iondipositivo .Respondedeformarazonadaalassiguientescuestiones:a) ¿Cuál es el número atómico de X? ¿A qué periodo pertenece este elemento? ¿CuántoselectronesdevalenciaposeeelelementoX?b)QuetipodeenlaceformaríaelelementoXconunelementoAcuyaconfiguraciónelectrónicafuera1 2 2 ?¿Porqué?Indicalafórmuladelcompuestoresultante.

(Canarias2007)

a)LaconfiguraciónelectrónicaasignadaalionX2+indicaquecontiene18electrones,comosetratadeunioncondoscargaspositivasquieredecirquehaperdidodoselectrones,porloquealátomoneutrolecorrespondelaconfiguraciónelectrónica:

1s 2s 2p 3s 3p 4s odeformaabreviada[Ar]4s

queindicaquetienetrescapaselectrónicascompletas,porloqueelelementoperteneceal4ºperiodoyposee2electronesdevalencia.SumandoloselectronesseobtienequeelnúmeroatómicoesZ=20.

b) Si el elemento X pierde dos electrones y forma el ion X adquiere una estructuraelectrónicadegasinerte,muyestable.Setratadeunelementopocoelectronegativo.

UnelementoAconunaconfiguraciónelectrónica1s 2s 2p tiendeacaptarunelectrónparaconseguirunaestructuraelectrónicadegas inerte1s 2s 2p ,muyestable,yformarel ionA .Setratadeunelementomuyelectronegativo.

Portanto,entreamboselementosseformaunenlaceiónico,ydeacuerdoconlacondicióndeelectroneutralidadsedebencombinardosionesA conunionX porloquelafórmuladelcompuestoqueresultaes .


13.28.Dadaslassiguientesmoléculas: , ytrans‐dicloroeteno:a)EscribesuestructuradeLewis.b)Describesugeometríamolecular.c)Indicasisononomoléculaspolares,justificandolarespuesta.



DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y sugeometríaesPIRAMIDALyaquesólohayunligandounidoalátomocentral.

Como el flúor ( = 3,98) es más electronegativo que el nitrógeno ( = 3,04) existen tresdipolos dirigidos hacia el flúor N F. Con esa geometría la resultante de los vectoresmomentodipolarnoesnula(μ=0,235D)ylamoléculaesPOLAR.


Comoel hidrógeno ( = 2,20) esmás electronegativo que elgermanio (=2,01)existencuatrodipolosdirigidoshaciaelhidrógeno Ge H. Con esa geometría la resultante de losvectoresmomentodipolaresnula(μ=0)ylamoléculaesNOPOLAR.

De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el es una sustancia cuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordecadaátomodecarbono,alqueseconsideracomocentral,seajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesudisposiciónygeometríaesTRIANGULARPLANA.

Comoelcloro(=3,16)esmáselectronegativoqueelcarbono(=2,55)yqueelhidrógeno(=2,20)existencuatro dipolos, dos dirigidos hacia el cloro C Cl yotros dos dirigidos hacia el carbono H C. Con esageometría la resultante de los vectores momentodipolaresnula(μ=0)ylamoléculaesNOPOLAR.


13.29.Dadoslossiguienteselementoscuyasconfiguracionesson:

A:1 2 2 B:1 2 2 C:1 2 2 3 3 D:1 2 2 3 3 4 a)¿CuálessonlasfórmulasdeloscompuestosqueBpuedeformarconA,CyD?b) ¿Qué tipode enlace seproduce en la formaciónde los compuestosdelapartadoanterior?Justificalarespuesta.

(Canarias2008)

ElelementoBcuyaconfiguraciónes1s 2s 2p ,tiene7electronesenlacapamásexternalehacefaltaunelectrónparaadquirirlaconfiguracióndegasinerte.

ElelementoAcuyaconfiguraciónes1s 2s 2p ,tiene5electronesenlacapamásexternaenconsecuenciatienequecompartir3electronesconotrostantosátomosdelelementoB,luegolafórmulasería ysetrataríadeuncompuestoconenlacepredominantementecovalente.

PorsuparteelelementoCcuyaconfiguraciónes1s 2s 2p 3s 3p ,tiene3electronesenlacapadevalenciaypuedecederlosparaadquirirlaconfiguraciónmuyestabledegasinertey, por tanto, el compuesto que puede formar con el elemento B tiene de fórmula y setrataríadeuncompuestoconenlacepredominantementeiónico.

Finalmente,elelementoDcuyaconfiguraciónes1s 2s 2p 3s 3p 4s ,tieneunelectrónen lacapamásexternaytiendeacederloparaadquirir laconfiguraciónmuyestabledegasinertey,portanto,elcompuestoquepuedeformarconelelementoDtienedefórmulaDBysetrataríadeuncompuestoconenlacepredominantementeiónico.

13.30.Enlareacciónentreelflúoratómicoyelhidrógenomolecularseliberaenergía:

(g)+F(g)HF(g)+H(g) ΔH<0Indicadeformarazonadaquéenlaceesmásfuerte,elH–HóelH–F.

(Canarias2008)

LareacciónimplicalaroturadeunenlaceH–HylaformacióndeunenlaceH–F.Sisetieneencuentaqueelprocesoesexotérmico,estoindicaquelaenergíadesprendidaenlaformacióndelenlaceH–FesmayorquelaquehayqueaportarpararomperelenlaceH–H.Portanto,sepuedeconcluirqueelenlaceH–FesmásfuertequeenenlaceH–H.

13.31.Dadaslassiguientesmoléculas: , y .a)EscribesuestructuradeLewis.b)Describesugeometríamolecular.c)Explicasiestasmoléculastienenonomomentodipolar.



DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustanciacuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=2porloquesudisposiciónygeometríaesLINEAL.


Como el azufre ( = 2,58) es más electronegativo que elcarbono(=2,55)existendosdipolosdirigidoshaciaelazufreC S. Con esa geometría la resultante de los vectoresmomentodipolaresnula(μ=0)ylamoléculaesNOPOLAR.


Como el yodo ( = 3,44) es más electronegativo que elcarbono(=2,55)yestequeelhidrógeno(=2,20)existencuatrodipolos,tresdirigidoshaciaelcarbonoHCyelotrodirigidohaciaelyodoC I.Conesageometría laresultantedelosvectoresmomentodipolarnoesnula(μ=1,64D)ylamoléculaesPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y sugeometríaesPIRAMIDALyaquesólohaytresligandosunidosalátomocentral.

Como el flúor ( = 3,98) es más electronegativo que elarsénico(=2,04)existentresdipolosdirigidoshaciaelflúorAs F. Con esa geometría la resultante de los vectoresmomento dipolar no es nula (μ = 2,59 D) y la molécula esPOLAR.

13.32.Justifica,dentrodecadaparejadeespecies,lasdiferenciasenelángulodeenlaceO−X−O.

a) y b) y c) y d) y

(C.Valenciana2008)

a)LasestructurasdeLewisdelSO ySO son,respectivamente:




b)LasestructurasdeLewisdelNO yNO son,respectivamente:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunaespeciecuyadistribucióndeligandosyparesdeelectrones solitarios alrededordel átomo central se ajusta a la fórmulaAX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 3 por lo que su disposición estriangularysugeometríaesANGULARyaquesólohaydosligandosunidosalátomocentral.Elángulodeenlaceesalgomenorde120° debido a la repulsión que provoca el par deelectronessolitarioquehaysobreelátomodenitrógeno.


c)LasestructurasdeLewisdelNO yClO son,respectivamente:



DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunaespeciecuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición estetraédrica y su geometría es PIRAMIDAL ya que sólo hay tres ligandos unidos al átomocentral.Elángulodeenlaceesalgomenorde109,5°debidoalarepulsiónqueprovocaelpardeelectronessolitarioquehaysobreelátomodecloro.

d)LasestructurasdeLewisdelNO yCO son:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunaespeciecuyadistribucióndeligandosyparesdeelectrones solitarios alrededordel átomo central se ajusta a la fórmulaAX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 3 por lo que su disposición estriangularysugeometríaesANGULARyaquesólohaydosligandosunidosalátomocentral.Elángulodeenlaceesalgomenorde120° debido a la repulsión que provoca el par deelectronessolitarioquehaysobreelátomodenitrógeno.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustanciacuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX a laquecorrespondeunnúmeroestérico (m+n)=2por loquesudisposicióny formageométricaesLINEALconunángulodeenlacede180°.

(SimilaralpropuestoenC.Valenciana1999).

13.33.Deacuerdoconelmodeloderepulsiónde losparesdeelectronesde lacapadevalencia(RPECV)deducirlaformageométricadelassiguientesespeciesquímicas:a) b) c)

(Canarias2009)

Proble

Lase

a) De e

parescentrunnúgeomelectr

b‐c)DAX Eligandsolitageomrepul

13.34a)¿Cub)Solc)Ord

Elord

Lasdson:

a)Elmism

b)Eldeele

emasyCuestion

structurasd

e acuerdo coes una susts de electrral se ajustaúmeroestérimetríaesTETronessolitar

DeacuerdocE , con númdos y paresarios sobremetría moleclsiónqueeje

4.Dadoslossuáldeelloselounodeellodenarlosenl

dencrecient

χK(0,82)<

diferenciasd

enlaceCl–Cmoelemento

enlaceK–Cementoscon

nesdelasOlim

deLewisdel

on la notacitancia cuyarones solita a la fórmuico(m+n)=TRAÉDRICAriossobreel

conlanotacero estéricos solitariosel germancular ANGUercenlospar

siguientesenesnopolar(oosrepresentlacesporord

tedelaelect

χAl(1,61)<

deelectrone

CompΔ

Clescovale.

Clespredomnmuydifere

mpiadasdeQuí

asespecies

ión delmod distribucióarios alredlaAX a la4porloqueAyaquenolátomocent

cióndelmodo 4, a las qualrededor dnio y nitrógULAR con áresdeelectr

nlaces:Al–Cl;(oapolar)?taunenlacedendepolar

tronegativid

χCl(3,16)

gatividaden

puestoΔχ

entenopol

minantemeenteelectron

mica.Volumen

dadasson:

delo de RPEón de liganedor del áque correspesudisposicoexistenpartral.

delodeRPECue correspodel átomo cegeno, respeángulos deronessolitar

;Cl–Cl;K–Cl.

iónico.ridadcrecien

dadparalos

ntreloselem

Cl 0,00

lar, yaque

enteiónico,negatividad,

n10.(S.Menarg

ECV eldos yátomopondeciónyresde

CVelonden una dentral. Al exectivamente,enlace menrios.

.

nte.

elementosd

mentosque

AlCl 1,55

se tratade

yaquesetr,χK(0,82)<<

gues&F.Latre

yel sodistribuciónxistir dos p, las especinores de 10

dadoses:

formanlos

KCl2,34

unenlacee

ratadeune<χCl(3,16).

e)

onespecies tetraédricapares de eleies present09,5° debid

(Canar

compuestos

entreátomo

nlaceentre

100

deltipoa de losctronesan unaos a la

rias2009)

sdados

sdeun

átomos


c) Cuantomayor sea la diferencia de electronegatividad entre los elementos que forman elenlacetantomáspolareseste.Elordendepolaridadcrecientedelosenlacesdadoses:

Cl–Cl<Al–Cl<K–Cl

13.35.Lospimientosrojosdisponendecompuestosquímicosqueademásdetransmitirsusaborpicantetambiénsoncapacesdematarbacterias.Unodeloscomponentesquímicosaisladosdelpimientorojoeslacapsaicinacuyaestructuraseindica:

Enlaestructuradelacapsaicina,indica:a)¿Cuántoscarbonosconhibridación hay?b)¿Cuántosenlacespi(π)?c)Laconfiguracióndeldobleenlacedelacadenacarbonada¿escisotrans?

(Canarias2009)

a)Losátomosdecarbonoquesólotienenenlacessimplespresentanhibridaciónsp .Enestecasohaynueveátomosdecarbonoconhibridación .

b)Losenlacessedanentreátomosqueseunenmedianteundobleotripleenlace.Enestecasohay cincodobles enlaces, tres enel anillobencénico,unoenel grupo carbonilo y otroentreátomosdecarbonoC3yC4delacadenacarbonada.Hayentotalcincoenlaces.

c) Como los átomos de hidrógeno que se encuentran unidos a los átomos de carbono queformaneldobleenlaceseencuentranenposicionesalejadas,laconfiguraciónestrans.

13.36.Dadaslassiguientesmoléculas , yHCHO:a)EscribesuestructuradeLewis.b)Describesugeometríamolecular.c)Explicasitienenonomomentodipolar.



De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el es una sustancia cuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3porloquesudisposiciónygeometríaesTRIANGULAR.


Al ser el oxígeno ( = 3,44) y el cloro ( = 3,16) máselectronegativos que el carbono ( = 2,55), la moléculapresentatresdipolosdirigidos,doshaciaelcloro,CCl,yunohaciaoxígeno, CO. Con esta geometría la resultantede losvectoresmomentodipolarnoesnula,porlotanto,lamoléculaesPOLAR(μ=1,17D).

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaa lafórmula AX a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición y geometría esTETRAÉDRICA.

Al ser el cloro ( = 3,16)más electronegativo que el carbono(=2,55),yestemásqueelhidrógeno(=2,20), lamoléculapresentacuatrodipolosdirigidos,treshaciaelcloro,CCl,yunohaciacarbono,HC.Conestageometríalaresultantedelos vectores momento dipolar no es nula, por lo tanto, lamoléculaesPOLAR(μ=2,33D).

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV el HCHO esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaa lafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3porloquesudisposiciónygeometríaesTRIANGULAR.

Alsereloxígeno(=3,44)máselectronegativoqueelcarbono(=2,55),yestemásqueelhidrógeno(=2,20), lamoléculapresentatresdipolosdirigidos,doshaciaelcarbono,HC,yunohaciaoxígeno,CO.Conestageometría laresultantedelos vectores momento dipolar no es nula, por lo tanto, lamoléculaesPOLAR(μ=2,33D).

13.37.Enelaniónnitrato, ,todas lasdistanciasdeenlaceN−Oson idénticasysuvalores121,8pm.a)EscribelasestructurasdeLewisdelaniónnitrato,indicandolasposiblesformasresonantesylascargasformalessobrecadaátomo.b)UtilizandolasestructurasdeLewis,argumentaporquélasdistanciasN−Osontodasiguales.c)Describelageometríadelaniónnitratoeindicaelsentidodelasdesviacionesdelosángulosrespectodelosvaloresideales.

(C.Valenciana2009)

a)ComosetratadeunaespeciequepresentaresonanciatienevariasestructurasdeLewisqueconstituyenun“híbridoderesonancia”:


Lacargaformaldeunátomoesunaespeciesecalculamediantelasiguienteexpresión:

c=cargadelcore#electronessolitarios½#electronescompartidos

Lacargadelcoredeunátomo#electronessolitarios

cargadelcore=Z#electronesinternos=#electronesdevalencia

Lacargadelosátomosdelaespeciees:

c(Oenlacesencillo)=66½(2)=‐1 c(Oenlacedoble)=64½(2)=0

c(N)=50½(8)=+1

b) Las diferentes estructuras resonantes indican que el doble enlace puede estar entrecualquieradelosátomosdeOyeldeN.Elordendeenlaceenunaestructuraindicaelnúmerodeparesdeelectronesqueconstituyenunenlace.Enestecasoalexistirresonancia,elordende enlace N−O es 1⅓ ya que uno de los pares de electrones compartidos se encuentrarepartido entre los tres enlaces. Esto quiere decir que, en realidad, los tres enlacesN−Otienenlamismalongitud.

c)DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaa lafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3por loque sudisposiciónygeometría esTRIANGULAR conun ángulo de enlace de 120° que no experimenta ningunadesviaciónrespectodelosvaloresideales.

13.38.Explicaeltipodehibridaciónutilizadoporcadaátomodecarbono,nitrógenoyoxígenoenloscompuestos:

a) = b)CHCH c) −NH− d) − (C.Valenciana2009)


a) De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el = es una sustancia cuyadistribuciónde ligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordecadaátomocentralseajusta a la fórmula AX a la que correspondeunnúmero estérico (m+n) = 3 por lo que sudisposición es TRIANGULAR PLANA. Una sustancia cuyo átomo central presenta estadisposicióntiene3orbitaleshíbridos .

b) De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el CHCH es una sustancia cuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=2porloquesudisposiciónLINEAL.Unasustanciacuyoátomocentralpresentaestadisposicióntiene2orbitaleshíbridossp.


c‐d) De acuerdo con la notación del modelo de RPECV −NH− y − sonsustancias cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededor de cadaátomocentral(carbono,nitrógenoyoxígeno)seajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4por loquesudisposiciónTETRAÉDRICA.Unasustanciacuyoátomocentralpresentaestadisposicióntiene4orbitaleshíbridos .

13.39.Dadaslassiguientesespeciesquímicas , , y .a)EscribesuestructuradeLewis.b)Describesugeometría.


a)LasestructurasdeLewisdelasespeciespropuestasson,respectivamente:

b) DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el es una especie del tipo AX , con número estérico 2, a la quecorresponde una distribución y geometría LINEAL de losligandosyparessolitariosalrededordelátomocentral.

De acuerdo con el modelo RPECV, y son especies del tipo AX E, con númeroestérico 3, a las que corresponden una distribución triangular de los ligandos y paressolitarios alrededor del átomo central. Al existir un par de electrones solitarios sobre elnitrógeno,lasespeciespresentanunageometríamolecularANGULAR..

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esuna especie del tipo AX , con número estérico 4, a la quecorresponde una distribución y geometríaTETRAÉDRICA delosligandosyparessolitariosalrededordelátomocentral.


13.40.Justificasilassiguientesmoléculassonpolaresoapolares:HCN, , y .(PreselecciónC.Valenciana2010)


Deacuerdocon lanotacióndelmodelodeRPECV,elHCNesuna molécula del tipo AX , con número estérico 2, a la quecorresponde una distribución y geometría LINEAL de losligandosyparessolitariosalrededordelátomocentral.

Al ser el nitrógeno ( = 3,04) más electronegativo que elcarbono ( =2,55), y estemásque elhidrógeno ( =2,20), lamoléculapresentadosdipolosdirigidos,unohaciaelnitrógeno,C N, y otro hacia carbono, H C. Con esta geometría laresultantede los vectoresmomentodipolarno esnula, por lotanto,lamoléculaesPOLAR(μ=2,985D).

Deacuerdocon lanotacióndelmodelodeRPECV,elesunamoléculadel tipoAX , connúmeroestérico4, a laquecorresponde una distribución y geometría TETRAÉDRICA delosligandosyparessolitariosalrededordelátomocentral.

Al ser el cloro ( = 3,16)más electronegativo que el carbono (=2,55),yestemásqueelhidrógeno(=2,20), lamoléculapresentacuatrodipolosdirigidos,doshaciael cloro,CCl,yotros dos hacia el carbono, H C. Con esta geometría laresultantede los vectoresmomentodipolarno esnula, por lotanto,lamoléculaesPOLAR(μ=1,60D).

Deacuerdocon lanotacióndelmodelodeRPECV,el esunamolécula del tipoAX E , con número estérico 4, a la quecorresponde una distribución tetraédrica de los ligandos yparessolitariosalrededordelátomocentral.Alexistirdosparesdeelectronessolitariossobreelazufre, lageometríamolecularesANGULAR.

Al ser el cloro ( = 3,16) más electronegativo que el azufre( =2,58), lamoléculapresenta tresdipolosdirigidoshaciaelcloro,AsCl.Conestageometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolarnoesnula,porlotanto,lamoléculaesPOLAR(μ=0,36D).


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esuna molécula del tipo AX E, con número estérico 4, a la quecorresponde una distribución tetraédrica de los ligandos yparessolitariosalrededordelátomocentral.Alexistirunpardeelectrones solitarios sobre el arsénico, la geometríamolecularesPIRAMIDAL.

Al ser el cloro ( = 3,16)más electronegativo que el arsénico ( =2,18), lamoléculapresenta tresdipolosdirigidoshaciaelcloro,AsCl.Conestageometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolarnoesnula,porlotanto,lamoléculaesPOLAR(μ=1,59D).

13.41.Ordenalassiguientesmoléculasenfuncióndelgradocrecientedesusángulosdeenlace:a) b) c) d)

(Canarias2010)

LasestructurasdeLewisdelascuatrosustanciaspropuestasson:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esuna sustancia del tipo AX a la que corresponde un númeroestérico2alaquecorrespondeunadistribuciónLINEALdelosligandos y pares solitarios alrededor del átomo central conángulosdeenlacede180°.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunasustancia cuyadistribuciónde ligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n) = 3 por lo que su disposición y geometría esTRIGONALPLANAconángulosdeenlacede120°.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunasustancia cuyadistribuciónde ligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n) = 4 por lo que su disposición y geometría esTETRAÉDRICAconángulosdeenlacede109,5°.


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunasustancia cuyadistribuciónde ligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX Ealaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y sugeometría es PIRAMIDAL con ángulos de enlaceinferioresa109,5°debidoalarepulsiónqueejerceelparde electrones solitario situado sobre el átomo denitrógeno.

Elordencrecientedeángulosdeenlacees:

(107°)< (109,5°)< (120°)< (180°)

13.42.DeacuerdoconlaTeoríadeRepulsióndelosParesdeElectronesdeValencia,¿cuálseríalaestructurageométricaposibledelamoléculadeozono, ?

(Canarias2010)

ElozonoesunasustanciaquepresentaresonanciaysuestructuradeLewises:

De acuerdo con la notación delmodelo de RPECV, el esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectrones solitariosalrededordelátomocentral seajustaala fórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n)=3porloquesudisposiciónestriangularygeometríaesANGULAR.

13.43.Ordena, justificando larespuesta, lassiguientesmoléculasdemayoramenorángulodeenlace: , , , y .

(C.Valenciana2010)

LasestructurasdeLewisdelassustanciaspropuestasson:

Deacuerdocon lanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaa lafórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y sugeometríaesPIRAMIDALconángulosdeenlaceinferioresa109,5° debido a la repulsión que ejercel los dos pares deelectronessolitariossituadossobreelátomodeoxígeno.


De acuerdo con la notación del modelo de RPECV y son especies cuyadistribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededor del átomo central seajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesudisposiciónygeometríaesTETRAÉDRICAconángulosdeenlacede109,5°.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustancia cuyadistribuciónde ligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX Ealaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y sugeometría es PIRAMIDAL con ángulos de enlaceinferioresa109,5°debidoalarepulsiónqueejerceelparde electrones solitario situado sobre el átomo denitrógeno.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustancia cuyadistribuciónde ligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n) = 3 por lo que su disposición y geometría esTRIGONALPLANAconángulosdeenlacede120°.

Elordendecrecientedeángulosdeenlacees:

(120°)> (109,5°)= (109,5°)> (107°)> (104,5°)

13.44.Elcromoesunelementoquepresentagranvariedaddecoloresensuscompuestos,deahísunombre.Porejemploelióncromatoesdecoloramarilloysufórmulaes .RepresentalafórmuladeLewisdeesteión.Indicasugeometríayrepresentalasestructurasresonantes.

(C.Valenciana2010)

LasestructurasdeLewisdelasformasresonantesson:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunaespeciecuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesudisposiciónygeometríaesTETRAÉDRICAconángulosdeenlacede109,5°.


13.45.DeacuerdoconlaTeoríadeRepulsióndelosParesdeElectronesdelaCapadeValencia(TRPECV) escribir la estructura de Lewis e indicar la geometría de las siguientes especiesquímicas:a) b)

(Canarias2011)

LasestructurasdeLewisdelasespeciespropuestasson:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunaespecie del tipo AX E con número estérico 4, a la quecorrespondeunadistribucióntetraédricadelosligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentral.

Como existe un par de electrones solitario sobre el fósforo, lageometríamolecular es dePIRÁMIDETRIANGULAR con unosángulos de enlace menores que los de un tetraedro (109,5°)debido a la repulsión provocada por el par de electronessolitarios y la elevada electronegatividad del flúor. Según labibliografía,losángulosdeenlacesonde97°.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esuna especie del tipo AX con número estérico 4, a la quecorrespondeunadistribucióntetraédricadelosligandosyparessolitariosalrededordelátomocentral.

Como no existen pares de electrones solitarios sobre el silicio,coinciden la distribución y la geometría molecular, que esTETRAÉDRICA,conángulosdeenlacede109,5°.


13.46. Lasmoléculas de amoniaco y trifluoruro de nitrógeno ¿son polares o apolares? Si sonpolares¿cuáldeellastendrámayormomentodipolar?

(Canarias2011)

LasestructurasdeLewisdelasespeciespropuestasson:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el y sonmoléculasdeltipoAX Econnúmeroestérico4,a lasquecorrespondeunadistribucióntetraédricade los ligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentral.

Comoexisteunpardeelectronessolitariosobreelátomocentral,lageometríamoleculardeambasesPIRAMIDALconunosángulosdeenlacemenoresquelosdeuntetraedro(109,5°)debidoalarepulsiónprovocadaporelpardeelectronessolitarios.

Comoelnitrógenoesmáselectronegativo(=3,04)queelhidrógeno(=2,20),lamoléculapresenta tresdipolosdirigidoshacia elnitrógeno,HN.Como los tresvectoresmomentodipolarsonigualesylageometríaespiramidal,laresultantedeambosnoesnula,porlotanto,lamoléculaesPOLAR.

EnlamoléculadeNF elnitrógenoesmenoselectronegativo(=3,04)queelflúor(=3,98),yaquílostresdipolosestándirigidoshaciaelflúor,NF.Porlamismarazónqueantes,estamoléculaestambiénPOLAR.

ComoladiferenciadeelectronegatividadesmayorenelcasodelNH ,esdeesperarqueestamoléculasealaquepresentemayormomentodipolar(segúnlabibliografía,μ =1,47Dyμ =0,23D).

13.47.Dadaslassiguientesespeciesquímicas: , , y .a)EscribesuestructuradeLewis.b)Describesugeometría.c)Ordénalasdemayoramenorlongituddeenlace.


a‐b)LasestructurasdeLewisdelasespeciespropuestasson,respectivamente:


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel yel sonespeciesdeltipoAX y AXE, respectivamente, con número estérico 2, a las que corresponde una distribución ygeometríaLINEALdelosligandosyparessolitariosalrededordelátomocentral.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna especie del tipo AX , con número estérico 3, a la quecorresponde una distribución y geometríaTRIANGULAR delosligandosyparessolitariosalrededordelátomocentralconángulosdeenlacede120°.

De acuerdo con el modelo RPECV, es una especie deltipo AX E, con número estérico 3, a la que corresponde unadistribución triangular de los ligandos y pares solitariosalrededor del átomo central. Al existir un par de electronessolitariossobreelnitrógeno,laespeciepresentaunageometríamolecularANGULARconángulosdeenlacemenoresde109,5°debidosalarepulsiónqueejerceelpardeelectronessolitarios.

c)ParaclasificarlosdiferentesenlacesN−Oporsulongitud,esprecisodefinirelconceptodeordendeenlacecomoelnúmerodeparesdeelectronesqueconstituyeneseenlace.Encasode especies que presenten resonancia el par de electrones se reparte entre los átomos deoxígenoenlazadosalátomodenitrógeno.

Elenlaceserámáscortocuántosmásparesdeelectronesformeneseenlaceymáslargoenelcasocontrario.

Especie NO NO NO NO Ordendeenlace 2 1⅓ 1½ 3

LasespeciesordenadasporordencrecientedelenlaceN−Oson:

< < <

13.48.ElmétodoOstwald para obtenerácidonítrico consiste en la combustión catalíticadelamoniaco.Constadetresetapas:

‐oxidacióndelamoniacoaNO(Pt,cat): 4 +5 4NO+6 ‐oxidacióndelNOa : 2NO+ 2 ‐disoluciónenaguadel formado: 3 + 2 +NO

a)Indicaelestadodeoxidacióndelnitrógenoentodosloscompuestosdondeapareceb)DibujalasestructurasdeLewisdetodosloscompuestosdenitrógenoutilizadosc)DiscutecomparativamenteelángulodeenlaceO−N−Oenlosaniones y .

(C.Valenciana2011)


a)NH (‐3);NO(+2);NO (+4);HNO (+5)

b)LasestructurasdeLewisdeloscompuestosdenitrógenoson:

Presentaresonancia Presentaresonancia

c)DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna especie el tipo AX E, con número estérico 3, a la quecorrespondeunadistribucióntriangulardelosligandosyparessolitarios alrededor del átomo central. Al existir un par deelectronessolitariossobreelnitrógeno,laespeciepresentaunageometría molecular ANGULAR con ángulos de enlacemenoresde109,5°debidosa la repulsiónqueejercenelpardeelectronessolitarios.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna especie del tipo AX , con número estérico 3, a la quecorresponde una distribución y geometríaTRIANGULAR delosligandosyparessolitariosalrededordelátomocentralconángulosdeenlacede120°.

Respectoalosángulosdeenlace, > .

13.49.Explicaeltipodehibridaciónutilizadoporenátomodecarbono,nitrógenoyoxígenodelossiguientescompuestos:

a)etino,CHCHb)etilmetilamina c)metanal d)dimetiléter (C.Valenciana2011)


a) De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el CHCH es una sustancia cuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=2porloquesudisposiciónLINEAL. Una sustancia cuyo átomo central presenta esta disposición tiene 2 orbitaleshíbridossp.

b) De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el es una sustancias cuyadistribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededor de cada átomo central(carbono y nitrógeno) se ajusta a la fórmulaAX a la que correspondeunnúmero estérico(m+n) = 4 por lo que su disposición TETRAÉDRICA. Una sustancia cuyo átomo centralpresentaestadisposicióntiene4orbitaleshíbridossp3.


c) De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el es una sustancia cuyadistribuciónde ligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordecadaátomocentralseajusta a la fórmula AX a la que correspondeunnúmero estérico (m+n) = 3 por lo que sudisposición es TRIANGULAR PLANA. Una sustancia cuyo átomo central presenta estadisposicióntiene3orbitaleshíbridos .

d) De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el es una sustancia cuyadistribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededor de cada átomo central(carbono y oxígeno) se ajusta a la fórmula AX a la que corresponde un número estérico(m+n) = 4 por lo que su disposición esTETRAÉDRICA. Una sustancia cuyo átomo centralpresentaestadisposicióntiene4orbitaleshíbridos .


14.ENLACEQUÍMICOYPROPIEDADES

14.1. Dadas las sustancias cloro ( ), amoníaco ( ), formaldehído ( ) y cloroformo( ),contestarazonadamentealassiguientescuestiones:a)EscribelasfórmulasdeLewisparacadaunadeellas.b)¿Cuálesdeestasmoléculassonpolares?c)¿Quécompuestospresentanenlacedehidrógeno?d)¿Cuálpresentarámayorpuntodeebullición?¿Ycuálmenor?

(C.Valenciana1998)

a)LasestructurasdeLewisdelascuatrosustanciasson,respectivamente:

b)DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esunasustanciacuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAXE a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición estetraédricaysugeometríaesLINEALalexistirúnicamentedosátomos.

AltratarsedeátomosidénticosnocabelaposibilidaddeformacióndedipolospermanentesporloquelamoléculaesNOPOLAR.

Deacuerdocon lanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y sugeometríaesPIRAMIDALyaquesólohaytresligandosunidosalátomocentral.

Como el nitrógeno ( = 3,04) es más electronegativo que elhidrógeno ( = 2,20) existen tres dipolos dirigidos hacia elnitrógeno, H N, y con esa geometría la resultante de losvectoresmomentodipolarnoesnula(μ=1,47D)ylamoléculaesPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3 por lo que su disposición y geometría es TRIANGULARPLANA.

Como el oxígeno ( = 3,44) es más electronegativo que elcarbono ( =2,55)yque elhidrógeno ( =2,20)existen tresdipolos,dosdirigidoshaciaelcarbono,HC,yotrohaciaenoxígeno, C O, y con esa geometría la resultante de losvectoresmomentodipolarnoesnula(μ=2,33D)ylamoléculaesPOLAR.


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesudisposiciónygeometríaesTETRAÉDRICA.

Comoelcloro(=3,14)esmáselectronegativoqueelcarbono(=2,55)yqueelhidrógeno(=2,20)existencuatrodipolos,tres dirigidos hacia el cloro, C Cl, y otro hacia el carbono, H C, y con esa geometría la resultante de los vectoresmomento dipolar no es nula (μ = 1,01 D) y la molécula esPOLAR.

c)Elenlacedehidrógenooporpuentesdehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativoseveatraídoalavezporunpardeelectrones solitarioperteneciente aunátomomuyelectronegativoypequeño (N,OoF)deuna molécula cercana. De las cuatro sustancias propuestas, la única que cumple lascondiciones para formar enlacedehidrógeno esNH3 ya que tiene átomos de hidrógenounidosaunátomomuyelectronegativo(N)quesevanaveratraídosporelpardeelectronessolitariodeunodeestosátomosdeunamoléculavecina.

d) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que presente fuerzasintermoleculares más intensas, y por el contrario, el menor punto de ebullición lecorresponderáalasustanciaquepresentelasfuerzasintermolecularesmásdébiles.

es una sustancia que presenta enlace covalente no polar. Las únicas fuerzasintermoleculares posibles en ella son fuerzas de dispersión de London, que serán muydébilesdebidoaqueesunasustanciaconpequeñovolumenatómicoybajopesomolecular,por tanto serámuy poco polarizable. Por esto, debe ser la sustancia conmenorpuntodeebullición.

es una sustancia que presenta enlace covalente polar. Además tiene enlace dehidrógeno. Por tanto, esta sustancia será la que presente el siguiente mayor punto deebullición.

y son sustancias que presentan enlace covalente polar. Pueden presentarfuerzasintermolecularesdipolo‐dipoloyfuerzasdedispersióndeLondon,queseránmásintensas en HCCl3 debido a que se trata sustancia muy voluminosa y con elevado pesomolecular.Portanto,debeserlasustanciaconmayorpuntodeebullición.

Losvaloresdelospuntosdeebulliciónencontradosenlabibliografíason:

Sustancia /K 238,6 240 254 334


14.2.Unamuestradesconocidatienelassiguientespropiedades:‐esunsólidoquesublimaa3500°Cenelvacío‐noessolubledeformaapreciableenagua‐tampocoessolubledeformaapreciableendisolventesorgánicos‐conducelacorrienteeléctrica,perosólocuandosecolocadedeterminadamaneraentrelosbornesdeunapila,mientrasquenolaconducedeformaapreciablecuandosecolocaperpendicularmentealaorientaciónanterior‐serompeenláminasconciertafacilidad.

¿Quéclasedesustanciaes?¿Quésustanciaconcretapodríaser?Explicabrevementelarelaciónentrelaestructuradelasustanciaylaspropiedadesderivadas.

(C.Valenciana1998)

Se tratadesólidomolecularoreticular.Enconcretoeselgrafito,quesublimaa3500°Cyquepresentaunaestructurareticularenlaquecadaátomodecarbonoseencuentraunidoaotrostresátomosformandoplanosdehexágonos.

Los enlaces entre átomos de carbono son muyfuertes por lo que se forma una red cristalina atemperaturaambientequesóloserompe(sublima)a3915 K (según la bibliografía). Cualquier tipo dedisolventeesincapazderomperdichared.

Los enlaces entre los planos son más largos ydébiles que los existentes entre los átomos decarbono del plano lo que motiva que el grafito serompaenláminasconciertafacilidad.

Los átomos de carbono del plano presentanhibridación sp por lo que tiene electronesdeslocalizadosquepuedenmoverselibrementeenladirección del plano, es decir conduce la corrienteeléctrica, pero no lo hace en la direcciónperpendicularentreplanos.

14.3.Contestaverdaderoofalsoalassiguientesafirmaciones,justificandolarespuesta:a)Laglucosasedisuelveenbenceno,ladisoluciónconducelacorrienteeléctrica.b)Elnaftalenosedisuelveenbenceno,ladisoluciónconducelacorrienteeléctrica.c)Laglucosasedisuelveenaguadestilada,ladisoluciónnoconducelacorrienteeléctrica.d)ElKNO3sedisuelveenbenceno,ladisoluciónconducelacorrienteeléctrica.e)Elnaftalenosedisuelveenaguadestilada,ladisoluciónconducelacorrienteeléctrica.

(C.Valenciana1999)

a) Falso. La glucosa no se disuelve en benceno. Como el benceno es no polar, no existeposibilidaddeformacióndeenlacesintermolecularesentreambassustancias.

b)Falso.Síqueesciertoqueelnaftalenosedisuelveenbencenoyaquesetratadeunprocesoenelqueprácticamentenose intercambiacalor(ΔH≈0),perosíqueaumentaeldesorden(ΔS>0),portanto,ΔG=ΔHTΔS<0porloqueesprocesoesespontáneo.Puededecirsequesecumpleelaforismo,losemejantedisuelvealosemejante.

La disolución formada no conduce la corriente eléctrica ya que los electrones no tienenlibertaddemovimientoenlamisma.


c)Verdadero.Síqueesciertoquelaglucosasedisuelveenaguadestiladayaquesetratadeunprocesoenelqueseformanenlacesintermolecularesdehidrógenoentrelasmoléculasdeglucosaylasdeagua.


d) Falso. El KNO no se disuelve en benceno. Como el benceno es no polar, no existeposibilidaddeformacióndeenlacesintermolecularesentreambassustancias.

e)Falso.Síqueesciertoqueelnaftalenosedisuelveenbencenoyaquesetratadeunprocesoen el que se forman enlaces intermoleculares por fuerzas de dispersión de London entreambassustancias.


14.4.Delossiguientessólidos¿cuálesseránconductoresdelaelectricidad?a)NaClb) c)Fed)C(grafito)

(C.Valenciana2001)

a)ElNaCl(s)formaunarediónicaquenoconducelacorrienteeléctricaporquetodossuselectronesdevalenciaestánlocalizadosenenlacesiónicos.Unavezrotalaredalaumentarlatemperaturaoaldisolverlasustanciaenagua,losionesquedanlibresypermitenelpasodeloselectronesatravésdeellos,luegoNaCl(l)yNaCl(aq)sísonespeciesconductorasdelacorrienteeléctrica.

b)El (s)formaunaredcovalentequenoconducelacorrienteeléctricaporquetodossuselectronesdevalenciaestánlocalizadosenenlacescovalentes.

c)ElFe(s)formaunaredmetálicaformadaporcationesrodeadosdeunanubedeelectronesque permiten el paso de los electrones a través de ella. Por tanto, es una sustanciaconductoradelacorrienteeléctricatantoenestadosólidocomofundido.

d)ElC(grafito)formaunaredcovalenteconunaestructuraenlaquecadaátomodecarbonose encuentra unido a otros tres de forma que uno de los enlaces es doble. Esto hace queexistan electrones de valencia deslocalizados por lo que esta estructura sí conduce lacorrienteeléctrica.

14.5.Justificadentrodecadapareja,lasustanciaquepresentamayorpuntodeebullición:a) y b) y c)Etanoypropanod)Etanoyetanole)Cloroybromof)Etanolymetanolg)Clorurodehidrógenoyiodurodehidrógeno.



Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que presente fuerzasintermolecularesmás intensas o forme una red cristalinamás fuerte, y por el contrario, elmenor punto de ebullición le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzasintermolecularesmásdébiles.

a)H O–H S

esuncompuestoquepresentaenlacecovalente,perosetratadeunasustanciapolarqueformaunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertedetodoslosenlacesintermoleculares.Elenlacedehidrógenooporpuentesdehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO) se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.

esuncompuestoquetambiénpresentaenlacecovalenteydipolopermanente,peroadiferenciadelH Osetratadeunasustanciaquenopuedeformarunenlacedehidrógenoyaque en este caso los átomos de hidrógeno no se encuentran unidos a un átomo muyelectronegativo(enestecasoS).

Portanto,elpuntodeebullicióndel (373K)esmayorqueeldel (213K).

b)CO –SiO

esun compuestoque tieneunpuntodeebulliciónmuybajo, yaquepresenta enlacecovalentey,además,alserunasustancianopolarelúnicoenlace intermolecularquepuededaresdeltipofuerzasdedispersióndeLondonqueesmuydébil.

esuncompuestoquetambiénpresentaenlacecovalenteperoadiferenciadelanteriorforma redes cristalinas covalentes. Estas sustancias son sólidas a temperatura ambiente,porloquetienenunelevadopuntodeebullición.

Portanto,elpuntodeebullicióndel (2503K)esmuchomayorqueeldel (216,6K).

c)Etano–propano

AmboscompuestospresentanenlacecovalenteynotienenmomentodipolarpermanenteporloquelasúnicasfuerzasintermolecularesquetienensondeltipodedispersióndeLondon.Estasfuerzasaumentanconelpesomolecularyeltamañodelasustancia.

Portanto,elpuntodeebullicióndelpropano(231K),másvoluminosoypesado,esmayorqueeldeletano(184K).

d)Etano–etanol

(etano)presentaenlacecovalenteynotienemomentodipolarpermanenteporloquelasúnicasfuerzasintermolecularesquetienesondeltipodedispersióndeLondonquesonlasmásdébilesdetodas.

(etanol) es un compuesto que presenta enlace covalente, pero se trata de unasustanciapolarformaunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertedetodoslosenlacesintermoleculares.Elenlacedehidrógenooporpuentesdehidrógenoseforma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muyelectronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electrones solitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.


Portanto,elpuntodeebullición (351K)esmayorqueeldel (184K).

e)Cloro–bromo

AmboscompuestospresentanenlacecovalenteynotienenmomentodipolarpermanenteporloquelasúnicasfuerzasintermolecularesexistentessondeltipodedispersióndeLondon.Estasfuerzasaumentanconelpesomolecularyeltamañodelasustancia.

Por tanto,elpuntodeebullicióndelbromo(339,1K), líquidoa temperaturaambiente,ymásvoluminosoypesado,esmayorqueeldelcloro(238,6K),gasatemperaturaambienteymásligero.

f)Etanol–metanol

Ambos alcoholes, y , (etanol ymetanol, respectivamente) son compuestosquepresentanenlacecovalente,perosetratadesustanciasconmomentodipolarpermanentequeformanunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertedetodoslosenlacesintermoleculares.Elenlacedehidrógenooporpuentesdehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO) se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.

Además del enlace de hidrógeno, existen en ambas sustancias fuerzas de dispersión deLondonquesonmayoreseneletanolquetienemayorpesomolecular.Portanto,elpuntodeebullicióndel (351K)esmayorqueeldel (338K).

g)Clorurodehidrógeno–iodurodehidrógeno

HClyHIsoncompuestosquetienenenlacecovalente,perocomosetratadesustanciasconmomento dipolar permanente presentan fuerzas intermoleculares del tipo dipolo‐dipolo.Además, en ambas sustancias se dan fuerzas intermoleculares de dispersión de London.Fuerzas que aumentan con el peso molecular y el tamaño de la sustancia y tienenpreponderancia sobre las fuerzas dipolo‐dipolo cuando se trata de compuestos conmasasmolaresmuydiferentes.

Portanto,elpuntodeebullicióndelHI(239K),másvoluminosoypesado,esmayorqueeldelHCl(188K).


14.6.Indicaencadaunodelossiguientescasossisononoconductoresdelacorrienteeléctrica:(l),NaCl(s),NaCl(l),NaCl(aq), (s),Fe(s), (s,nievecarbónica).

(C.Valenciana2003)

Seránconductorasdelacorrienteeléctricaaquellassustanciasqueenestadosólido,líquidooendisoluciónacuosapermitanellibremovimientodeloselectronesporsuestructura.

(l) tiene enlace covalente y enlace intermolecular de hidrógeno que no permite elmovimientodeloselectronesporsuestructuraporloquenoconducelacorrienteeléctrica.

NaCl (s) formauna red iónica queno conduce la corrienteeléctrica porque todos suselectronesdevalenciaestánlocalizadosenenlacesiónicos.Unavezrotalaredalaumentarlatemperaturaoaldisolverlasustanciaenagua,losionesquedanlibresypermitenelpasodeloselectronesatravésdeellos,luegoNaCl(l)yNaCl(aq)sísonespeciesconductorasdelacorrienteeléctrica.

(s)formaunaredcovalentequenoconducelacorrienteeléctricaporquetodossuselectronesdevalenciaestánlocalizadosenenlacescovalentes.

Fe(s) formauna redmetálica formadapor cationes rodeadosdeunanubedeelectronesque permiten el paso de los electrones a través de ella. Por tanto, sí es una sustanciaconductoratantoenestadosólidocomofundido.

(s)tieneenlacecovalenteyenlaceintermolecularporfuerzasdedispersióndeLondonquenopermiteelmovimientodeloselectronesporsuestructuraporloquenoconducelacorrienteeléctrica.

14.7.Ordena justificando la respuesta, los siguientes compuestospor valores crecientesde supuntodeebullición: , ,RbF, .

(C.Valenciana2003)

Presentarámayorpuntode ebullición aquella sustanciaque tenga fuerzas intermolecularesmás intensas o forme una red cristalinamás fuerte, y por el contrario, elmenor punto deebulliciónlecorresponderáalasustanciaquetengalasfuerzasintermolecularesmásdébiles.

eselcompuestoquepresentamenorpuntodeebullicióndetodas,yaquetieneenlacecovalentey,además,alserunasustancianopolar,elúnicoenlaceintermolecularquepuedepresentaresdeltipofuerzasdedispersióndeLondonqueesmuydébil.

esuncompuestoquetieneenlacecovalente,peroalserunasustanciapolarpuedeformar un enlace intermolecular del tipo dipolo‐dipolo y además forma enlacesintermoleculares del tipo fuerzas de dispersión de London. La combinación de ambosenlacesintermoleculareshacequeestasustanciapresenteunpuntodeebulliciónmayorquelaanterior.

esun compuestoque tieneenlacecovalente,perose tratadeuna sustanciapolarquepuede formarunenlace intermoleculardel tipoenlacedehidrógeno,elmás fuertedetodos los enlaces intermoleculares. El enlace de hidrógeno o por puentes de hidrógeno seforma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muyelectronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electrones solitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.Porestemotivo,estasustanciapresentaunpuntodeebulliciónmayorquelasanteriores.


RbFeselcompuestoquepresentamayorpuntodeebullicióndetodos,yaquetieneenlaceiónicoporloqueformaredescristalinasiónicas,sólidasatemperaturaambiente.

Portanto,loscompuestosordenadosporpuntodeebullicióncreciente(K)son:

(216,6)< (276,7)< (338)<RbF(1681)

14.8.Algunoscompuestosalifáticosorganoclorados(comoelclorurodemetilo,tricloroetanoytricloroetileno) se utilizan con profusión en el desengrasado de metales, lavado en seco,aerosoles,pinturas,adhesivos,etc.Secalculaquecercadel70%deestosproductosseescapanhacia la troposfera, donde intervienen en numerosas reacciones radicalarias, algunas deconsecuenciastodavíadesconocidas.Un compuesto organoclorado dió los siguientes porcentajes en su composición: 24,2% decarbono, 71,7% de cloro y 4,1% de hidrógeno. Además, 1 L de dicho compuesto en estadogaseoso,medidoa745mmHgy110°C,tieneunamasade3,1g.Deduzcalasfórmulasempíricaymoleculardedichocompuesto.b)Establecidalafórmulamolecular,indiqueeltipodeisomeríaquepresentadichocompuesto.Escribaynombrelosisómerosposibles.c) Sabiendo que este compuesto presenta un momento dipolar neto, determine la fórmuladesarrolladadelmismo.d) ¿Qué compuesto presentará un punto de ebullición más alto, el cloruro de metilo otricloroetano?Razonelarespuesta.e) Establezca las estructuras de Lewis del tricloroetano. ¿Qué tipo de radicales generaría eltricloroetanoalirradiarloconunaenergía(h)adecuada?(Dato.CosntanteR=0,082atm·L· · )

(Sevilla2004)

a) Previamente a la obtención de las fórmulas se calcula la masa molar de la sustanciaproblema(X).Considerandocomportamientoideal:

M=3,1g 0,082atm·L·mol ·K 110+273 K

745mmHg760mmHg1atm

=99,3g·mol

Paraobtenerlasfórmulas:

24,2gC100gX

1molC12gC

99,3gX1molX

=2molCmolX

71,7gCl100gX

1molCl35,5gCl

99,3gX1molX

=2molClmolX

4,1gH100gX

1molH1gH

99,3gX1molX

=4molHmolX

formulas

simplificandoí

b)Setratadeunhidrocarburode2carbonosquenopresentainstauraciones, luegolaúnicaisomeríaposibleesdeposicióndelosátomosdecloro.Losdosisómerosposiblesson:


1,2‐dicloroetano 1,1‐dicloroetano

c)Tantoel1,1‐dicloroetanocomoel1,2‐dicloroetanopresentanmomentodipolar,μ0.Susfórmulasdesarrolladasson:

d)Por tratarsededossustanciaspolares,presentaráunpuntodeebulliciónmáselevado lasustancia que sea más voluminosa (tenga mayor masa molar), en ella habrá más fuerzasintermolecularestipodispersióndeLondon.

Sustancia Fórmula M(g·mol–1)

Tricloroetano 133,5

clorurodemetilo 50,5

e)LasposiblesestructurasdeLewisparaeltricloroetanoson:

Enelcasodel1,1,2‐tricloroetanosepuedendar5posiblesroturasconestosradicales:

Enelcasodel1,1,1‐tricloroetanosepuedendar3posiblesroturasconestosradicales:

H

Cl

H

Cl

H

Cl

14.9. Teniendo en cuenta los datos recogidos en la tabla, referentes a los átomos de treselementosdesconocidosX,Y,Z.Indica:

ElementoZAX511Y1939Z3580

a)LacomposicióndelosnúcleosdeXeY.b)LasconfiguracioneselectrónicasdeXyZ.¿Dequéelementossetrata?c)DosisótoposdeY.Represéntalos.d)EltipodeenlaceylafórmulamásprobabledelaunióndeXconZ.

(Canarias2004)


a)Recordandoque:



ElementoX:

SiZ=5,elátomotiene5protones.


ElementoY:



ElementoZ:



b) El elemento cuyo número atómico es 11 tiene la configuración electrónica abreviada[Ne]3s1.Lasumade lossuperíndices indicaquepertenecealgrupo1 (espreciso tenerencuentaqueelsubniveldnocomienzaallenarsehastael4ºperiodo)yelvalorden=3indicaqueperteneceal3erperiodo.Setratadelsodio(Na).

El elemento cuyo número atómico es 35 tiene la configuración electrónica abreviada[Ar] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo17yelvalorden=4indicaqueperteneceal4ºperiodo.Setratadelbromo(Br).

c)Los isótoposdelelementoYdeben tenerelmismonúmeroatómico19(igualnúmerodeprotones),perodiferentenúmeromásico(diferentenúmerodeneutrones).Porejemplo,dosisótoposdelelementoZserían:

Y1939 Y19

40

d) Si el átomodeNa cede el electróndel orbital 3s adquiere una configuración electrónicamuyestabledegasinerte[He] ysetransformaenelion .

Si el átomo de Br capta un electrón completa el subnivel 4p y adquiere una configuraciónelectrónicamuyestabledegasinerte[Ar] ysetransformaenelion .

DeacuerdoconlacondicióndeelectroneutralidadentreambosionesformanuncompuestoiónicodefórmulaNaBr.


14.10. Teniendo en cuenta los datos recogidos en la tabla, referentes a los átomos de treselementosdesconocidosX,Y,Z:

ElementoZAX1428Y1735Z2040

a)Calculaelnúmerodeprotones,electronesyneutronesdecadauno.b)Razonacuál seráelque tienemayor tendenciaa formar ionespositivosycuál forma ionesnegativos.c)EltipodeenlacequesepuedeformarentreXyZ.¿Cuálseríalafórmuladelcompuesto?

(Canarias2005)

a)Recordandoque:



ElementoX:

SiZ=14,elátomotiene14protonesy14electrones.


ElementoY:



ElementoZ:



b) El elemento X cuyo número atómico es 14 tiene la configuración electrónica abreviada[Ne] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo14(esprecisotenerencuentaqueel subniveldnocomienzaa llenarsehastael4ºperiodo)y elvalorden=3indicaqueperteneceal3erperiodo.Setratadelsilicio(Si).

Al tener cuatro electrones en su capa de valencia tiene tendencia similar a formar ionespositivosonegativos.

El elemento Y cuyo número atómico es 17 tiene la configuración electrónica abreviada[Ne] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo17(esprecisotenerencuentaqueel subniveldnocomienzaa llenarsehastael4ºperiodo)y elvalorden=3indicaqueperteneceal3erperiodo.Setratadelcloro(Cl).

Altenersieteelectronesensucapadevalenciatienetendenciaaganarunelectrónyadquirirestructuraelectrónica,muyestable,degasinerte.Formaelion .


El elemento Z cuyo número atómico es 20 tiene la configuración electrónica abreviada[Ar] . La sumade los superíndices indica quepertenece algrupo2 y el valor de n = 4indicaqueperteneceal4ºperiodo.Setratadelcalcio(Ca).

Altenerdoselectronesensucapadevalenciatienetendenciacederlosyadquirirestructuraelectrónica,muyestable,degasinerte.Formaelion .

c) De acuerdo con la condición de electroneutralidad entre ambos iones forman uncompuestoiónicodefórmula .

14.11.Sedisuelveyodo(s)utilizandometanolcomodisolvente.Explica:a)Tiposdefuerzasquehayqueromperenelyodoparaquesedisuelva.b) Tipos de interacciones que hay que romper entre las moléculas de metanol para queinteraccioneconelyododisuelto.c)Tiposdeinteraccionesexistentesentreelyododisueltoylasmoléculasdedisolvente.

(C.Valenciana2005)

a) (s)esunasustanciaquetieneenlacecovalenteyenlaceintermolecularporfuerzasdedispersióndeLondonporloquesedisolveráenundisolventenopolarrompiendoestetipodefuerzas.

b) esunasustanciaquetieneenlacecovalente,peroqueademáspresentaunenlaceintermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todos los enlacesintermoleculares. El enlace de hidrógeno o por puentes de hidrógeno se forma cuando unátomodehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muyelectronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.

Paraquelasmoléculasdemetanolinteraccionenconlasdeyododisueltoesprecisoromperlosenlacesdehidrógenoqueexistenentrelasmoléculasdemetanol.

c)LasmoléculasdeCH OHpresentandipolospermanentesporloquefrentealasmoléculasnopolaresde I , induciránenéstasundipolode formaqueexistirán interaccionesdipolopermanente‐dipoloinducido.

14.12. El rodio cristaliza en una red cúbica centrada en las caras (o cúbica centrada deempaquetamientocompacto).a)Describeestaestructuraeindicaelnúmerodecoordinacióndecadaátomoderodio.b)Indica,explicandolarespuesta,elnúmerodeátomosderodiodelaceldaunidad.


a)Comoseobservaenlafigura,unaestructuracúbicacentradaenlascarastieneunátomoenel centrodecadacarayunátomoencadavérticedel cubo.Elnúmerodecoordinación onúmerodeátomosquerodeanaotroes12.

b)Laaportaciónquerealizanalaceldaunidadlosátomosdelosvérticesydelcentrodecadacaraes:


8atomos vertices8

+6atomos caras

2=4atomos

(En la pregunta propuesta en el examen del año 2008 el enunciado es el mismo con ladiferenciadequesecambiaelátomoderodioporeldeníquel).

14.13.Indicaencadaunodelossiguientescasossisetratadeconductoresonodelacorrienteeléctrica,justificandolarespuesta:Cu(s), (s), (l),NaF(s),NaF(l),NaF(aq),C(diamante).

(C.Valenciana2005)


ElCu(s)formaunaredmetálicaformadaporcationesrodeadosdeunanubedeelectronesque permiten el paso de los electrones a través de ella. Por tanto, sí es una sustanciaconductoratantoenestadosólidocomofundido.

El (s) y (l) tienenenlace covalenteyenlace intermoleculardehidrógenoque no permite el movimiento de los electrones por su estructura ni en estado sólido nilíquidoporloquenoconducelacorrienteeléctrica.

ElNaF(s) formaunarediónicaquenoconducelacorrienteeléctricaporquetodossuselectronesdevalenciaestánlocalizadosenenlacesiónicos.Unavezrotalaredalaumentarlatemperaturaoaldisolverlasustanciaenagua,losionesquedanlibresypermitenelpasodeloselectronesatravésdeellos, luegoNaF(l)yNaF(aq)sísonespeciesconductorasdelacorrienteeléctrica.

El C (diamante) forma una red covalente con una estructura en la que cada átomo decarbono se encuentra unido a otros cuatro formando tetraedros de forma que todos suselectrones de valencia están localizados en enlaces covalentes por lo que no conduce lacorrienteeléctrica.

14.14. En cada uno de los siguientes casos indica, justificando la respuesta si son o noconductores:KF(s), (s),KF(l),Ni(s), (l),KF(aq).



KF (s) forma una red iónica que no conduce la corriente eléctrica porque todos suselectronesdevalenciaestánlocalizadosenenlacesiónicos.Unavezrotalaredalaumentarlatemperaturaoaldisolverlasustanciaenagua,losionesquedanlibresypermitenelpasode


los electrones a través de ellos, luegoKF (l) yKF (aq) sí son especies conductorasde lacorrienteeléctrica.

(s)y (l)tienenenlacecovalenteyenlaceintermoleculardehidrógenoquenopermiteelmovimientode loselectronespor suestructuranienestadosólidoni líquidoporloquenoconducelacorrienteeléctrica.

Ni(s)formaunaredmetálicaformadaporcationesrodeadosdeunanubedeelectronesquepermitenelpasodeloselectronesatravésdeella.Portanto,síesunasustanciaconductoratantoenestadosólidocomofundido.

14.15.Justificalavariaciónenlospuntosdeebullicióndelossiguientescompuestos:(100°C) (65°C) −O− (‐24°C).

(C.Valenciana2006)

Agua, , y metanol, , son compuestos con enlace covalente, pero se trata desustancias conmomentodipolar permanente que formanunenlace intermolecular del tipoenlace de hidrógeno, el más fuerte de todos los enlaces intermoleculares. El enlace dehidrógeno o por puentes de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógeno que seencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seveatraídoalavezporunpardeelectronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.

Elqueelpuntodeebullicióndelaguaseasuperioraldelmetanolsedebeaquelamoléculadeaguaaltenerdosátomosdehidrógenounidosaunátomomuyelectronegativopuedeformarmásenlacesdehidrógenoquelademetanolquesólotieneuno.

Enelcasodeldimetiléter, ,nosecumpleesacondicióndebidoaqueelenlaceC‐Hesmuypocopolar,yaqueelátomodecarbononoesmuyelectronegativoy,portanto,noseforman enlaces de hidrógeno entre las moléculas, a pesar de la existencia de un par deelectronessolitariosobreunátomomuyelectronegativoypequeño(eloxígeno):


14.16.Responde,justificandolasrespuestas,alassiguientescuestiones:a)¿Eselaguaunasustanciapolaroapolar?b)Indicacuálesdelassiguientessustanciassonpolaresycuálesapolares: ,HCl, , .c)¿Cuálesdelassustanciasqueseindicanenelapartadob)sonsolublesenagua.d)¿Porquéel esunlíquidoencondicionesnormalesmientrasqueel esungas?(Tenerencuentalasfuerzasintermoleculares).

(Canarias2007)

Para poder determinar si una sustancia es o no polar, es preciso dibujar su estructura deLewis y aplicando elmodelo RPECV se determina su geometríamolecular. Conocida esta yteniendoencuenta laselectronegatividadesde loselementosenlazadosver laexistenciadedipolosenlamoléculayelmomentodipolarresultante.

a)LaestructuradeLewisdelH Oes:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares deelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico(m+n)=4por loquesudisposiciónes tetraédrica.Alexistirdos pares de electrones solitarios sobre el oxígeno, lamolécula presenta una geometría molecular ANGULAR conángulosdeenlaceteóricosde109,5°aunquelarepulsiónqueejercen los dos pares de electrones solitarios hace que esteánguloseaalgomenor(104,5°segúnlabibliografía).

Comoel oxígeno ( =3,44) esmás electronegativoque elhidrógeno ( =2,20)existendosdipolos dirigidos hacia el oxígeno H O. Con esa geometría la resultante de los vectoresmomentodipolarnoesnula(μ=1,85D)ylamoléculaesPOLAR.

b)LasestructurasdeLewisdelassustanciaspropuestasson,respectivamente:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el yHClsonmoléculasdeltipoAXE3,connúmeroestérico2,alasquecorrespondeunadistribuciónlinealdelosligandosyparessolitarios alrededor del átomo central. Al existir sólo dos átomos unidos presentan unageometríamolecularLINEAL.

Enelcasodel ,setratadedosátomosidénticosynocabelaexistenciadeundipolo,porlotanto,lamoléculaesNOPOLAR.

EnelcasodelHCl,alserelcloromáselectronegativo(=3,16)queelhidrógeno(=2,20),lamolécula presenta un dipolo dirigido hacia el cloro, H Cl, por lo tanto, la molécula esPOLAR(segúnlabibliografía,μ=1,11D).


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunamoléculadeltipoAX ,connúmeroestérico(m+n)=2,ala que corresponde una distribución lineal de los ligandos ypares solitarios alrededor del átomo central. Al no existirpares de electrones solitarios sobre el carbono, coinciden ladistribuciónyformadelamolécula,porlotantoestapresentauna geometría molecular LINEAL con ángulos de enlace de180°.

Al ser el oxígeno más electronegativo ( = 3,44) que el carbono ( = 2,55), la moléculapresenta dos dipolos dirigidos hacia el oxígeno, C O. Como los dos vectores momentodipolar son iguales y la geometría es lineal, la resultantede ambos es nula, por lo tanto, lamoléculaesNOPOLAR.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunamoléculadeltipoAX E ,connúmeroestérico(m+n)=4,a la que corresponde una distribución tetraédrica de losligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentral. Al existir dos pares de electrones solitarios sobre eloxígeno, la molécula presenta una geometría molecularANGULARconángulosdeenlaceteóricosde109,5°aunquelarepulsión que ejercen los dos pares de electrones solitarioshacequeesteánguloseamenor(93,3°segúnlabibliografía).

Al ser el azufre más electronegativo ( = 2,58) que el hidrógeno ( = 2,20), la moléculapresentadosdipolosdirigidoshaciaelazufre,HS.Comolosdosvectoresmomentodipolarson iguales y la geometría es angular, la resultante de ambos no es nula, por lo tanto, lamoléculaesPOLAR(segúnlabibliografía,μ=0,98D).

c)Delassustanciaspropuestasenelapartadoanterior,sóloseránsolublesenaguaaquellasqueseanpolares,yaqueelaguaesundisolventemuypolar.Portanto,sedisolveránenaguaHClyH S formadorespectivamente, losácidosclorhídricoy sulfhídrico.Esta solubilidadsedebe a la formación de fuerzas intermoleculares de van derWaals tipo dipolo‐dipoloentrelasmoléculasdelassustanciaspropuestasylasdeagua.Laintensidaddeestasfuerzasaumentaconlapolaridaddelassustancias.

d) El enlace de hidrógeno o por puentes de hidrógeno se forma cuando un átomo dehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativoseveatraídoalavezporunpardeelectronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.

Teniendo en cuenta su posición dentro del grupo 16 delsistemaperiódico,Oesmáspequeñoyelectronegativo(r=73pm y χ = 3,44) que S (r = 104 pm y χ = 2,58). Este hechodetermina que el H O pueda formar enlaces por puente dehidrógenomientrasqueenelcasodeH Sesonoesposible.EstodeterminaqueelH Oquedeenestadolíquido.


14.17.Elclorometano( ),elmetano( )yelácidoacético( ) formansólidosmoleculares.a)¿Quétipodefuerzasmantienenjuntasaestasmoléculasenelsólidomolecular?b)Ordénalasenordencrecientedesupuntodefusión.


a)Setratadetrescompuestosquepresentancovalente.

Metano( )esunasustanciaquenopresentamomentodipolarpermanentepor loquelasfuerzasintermolecularesquetienesondeltipodedispersióndeLondon.Estomotivaquedelastressustanciasdadassealaquelecorrespondamenorpuntodefusión.

Clorometano( )esunasustanciaquesípresentamomentodipolarpermanenteporloque tiene fuerzas intermoleculares del tipo dipolo‐dipolo además de las del tipo dedispersióndeLondon. Estomotivaque tengauna temperaturade fusiónsuperiora ladelhidrocarburoconigualnúmerodecarbonos(CH ).

Ácidoacético( )esunasustanciaquesípresentamomentodipolarpermanente.Tienefuerzasintermolecularesdeltipoenlacedehidrógenoyaquecumplelacondiciónpara este tipode enlace: tenerun átomodehidrógenoque se encuentre unido a un átomomuyelectronegativo(enestecasoO)seveatraídoalavezporunpardeelectronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.

Comoestasfuerzasintermolecularessonlasmásfuertesdelastrescitadas,elácidoacéticoesdelastressustanciaslaquetienemayortemperaturadefusión.

b)Elordencrecientedepuntosdefusión(K)es:

(90,7)< (176)< (290)

14.18.Justificadentrodecadapareja,lasustanciaquepresentamayorpuntodefusión:a)NaClyKClb)NaClyNaBrc)CaOyNaCl.

(C.Valenciana2007)

Elpuntode fusióndeun sólido iónicoaumenta alhacerlo su energía reticular,U,que es laenergíaquesedesprendecuandoseformaunmoldesustanciacristalinaapartirdelosionesenestadogaseoso.Portanto,pararomperlaredydejarlibreslosioneshabráquecomunicarunaenergíaigual.

La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, esdirectamenteproporcionalalproductodelascargasdelosioneseinversamenteproporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos:


U=‐1,39·10Q ·Q

dA 1

d∗

d

U=energıareticular kJ·mol 1 Q yQ =cargasdelcationydelaniond=distanciainterionica cation+anionA=constantedeMadelung=1,747d*=parametro=34,5pm

a)NaCl–KCl

Respectoalascargas,sonlasmismasenambassustancias,Na+yK+(+1)yCl(‐1),porloqueestefactornoinfluyealahoradediscutirquesustanciaposeemayorenergíareticular.

Respecto a los radios iónicos, son menores en el NaCl que en el KCl, ya que el sodio,elemento del 2° periodo, tiene menos capas electrónicas que el potasio, elemento del 3erperiodo.

Laenergíareticulary,portanto,elpuntodefusión,debesermayorenelNaClqueenelKCl,yaqueeslasustanciaqueposeemenortamañodelasdos.

Losvaloresdeladistancia interiónica,energíareticularypuntodefusiónencontradosenlabibliografíason:

Sustancia d/pm ‐U/kJ· /KNaCl 282 769 1074KCl 318 701 1044

b)NaCl–NaBr

Respectoalascargas,sonlasmismasenambassustancias,Na+(+1)yClyBr(‐1),porloqueestefactornoinfluyealahoradediscutirquesustanciaposeemayorenergíareticular.

Respecto a los radios iónicos, son menores en el NaCl que en el NaBr, ya que el cloro,elemento del 3er periodo, tiene menos capas electrónicas que el bromo, elemento del 4ºperiodo.

Laenergía reticulary,por tanto, elpuntode fusión,debe sermayorenelNaClqueenelNaBr,yaqueeslasustanciaqueposeemenortamañodelasdos.

Losvaloresdeladistancia interiónica,energíareticularypuntodefusiónencontradosenlabibliografíason:

Sustancia d/pm ‐U/kJ· /KNaCl 282 769 1074NaBr 297 732 1020

c)CaO–NaCl

Respectoalascargas,sonmayoresenelCaO(+2y‐2)queenelNaCl(+1y‐1).

Respectoalosradiosiónicos,debenseralgomenoresenelCaOyaqueincluyeunelementodel 2º periodo (O), muy pequeño, y otro del 4º periodo (Ca), mientras que el NaCl estáformadopordoselementosdel3erperiodo(NayCl).

Laenergíareticulary,portanto,elpuntodefusión,debesermuchomayorenelCaOqueenel NaCl, ya que es la sustancia que posee mayor carga de las dos y además tiene menortamaño.

Proble

Losvbiblio

14.19

El pademtodosformaelectrperte

La foexplic

Eldipoldispeagua

14.20ordén

Setratiene

ElCfuerzLonddeeb

Elinterde eelectrperte

emasyCuestion

valoresdelaografíason:

9.Explicapor

propanol,más presentas los enlacea cuandoronegativo (enecienteau

ormación decalasolubili

butano,arpermaneersióndeLqueporelc

0. Explica elnalas deme

(s)yCO(s

atadetrescenlaceiónic

CO(s)esunzasintermodon.Estomobullición.

(s)ermolecularenlace: teneronegativo (enecienteau

nesdelasOlim

adistancia i

SustanCaONaC

rquéelprop

a un enlaces intermoleun átomo(en este casunátomomu

e enlaces didaddelpro

nteporloquLondonynocontrarioson

l tipo de intenor amayo(s).

compuestosco.Lostresc

na sustanciaolecularesdotivaquede

esunasustanesdeltipoer un átom(en este casunátomomu

mpiadasdeQuí

nteriónica,e

ncia d/O 2Cl 2

panolesmás

, es una intermolecculares. Elde hidrógso O) se veuyelectrone

de hidrógenopanolenag

, presentuelasúnicaoexiste lapnmuypolar

teraccionesor punto de

conúnicoáconenlacec

aquesípredeltipodipelastressus

nciaquesípenlacedeh

mo de hidróso O) se veuyelectrone

mica.Volumen

energíaretic

/pm ‐U/240282

ssolubleena

a sustanciacular del tipenlace de hgeno que se atraído a legativoypeq

no entre lasua.

ta enlace cosfuerzasinposibilidaddes.

atractivas qebullición, j

átomodecarcovalenteson

sentamomepolo‐dipolostanciasdad

presentamohidrógenoyógeno quee atraído a legativoypeq

n10.(S.Menarg

cularypunt

/kJ·3401790

aguaqueelb

que tiene cpo enlace dehidrógeno ose encuentrla vez por uqueño(N,O

s moléculas

ovalente montermoleculdeque inter

que existenjustificando

rbonoquepn:

entodipolaroademásdedassealaqu

omentodipoyaquecumpse encuenla vez por uqueño(N,O

gues&F.Latre

todefusión

/K32621074

butano.

covalente me hidrógenopor puentera unido aun par de eoF)deuna

de propano

olecular y nlaresquetieraccionenco

en las sigu la respuest

(Preselecc

presentanco

rpermanenlasdeltipouelecorresp

olarpermaneple laconditre unidoun par de eoF)deuna

e)

nencontrado

(Canar

molecular, peo, el más fues de hidróga un átomelectrones smoléculace

ol con las d

no tiene menesondelon lasmoléc

uientes sustata: KI (s),

ciónC.Valencia

ovalenteyo

tepor loquodedisperspondameno

ente.Tieneficiónparaesa un átomelectrones smoléculace

132

osenla

rias2008)

ero queuerte degeno se

mo muysolitarioercana.

de agua

omentotipodeculasde

ancias y (s),

ana2008)

otroque

ue tienesiónderpunto

fuerzasstetipomo muysolitarioercana.

Proble

Comotiene

Elfuerzmásiesmuseala

ElKatraeestadenlacebulli

Elord

14.21a)b)

a)CH

quefenlacunátO) seelectr

peroenlactamañdipol

AdemLondhidróel

Losv

emasyCuestion

oestasfuerzunpuntode

(s)esuzasintermointensascuauyelevadoeaquetienem

KI(s)esunan mediantedosólidoatecesintermolición.

dencrecient

CO(82)<

1.Prediceen(metan

(ac

H OH–CH S

esunaformaunenlcesintermoleomodehidre ve atraídoronegativoy

esunaqueadiferecedehidrógño que el átlo.

más de losdonquesonógenoeselq

.

valoresdelo

nesdelasOlim

zasintermoleebullición

unasustancolecularesqantomayoreenestamolémayorpunto

asustanciaqe intensas femperaturaeculares,de

tedepuntos

(33

cadacasolanol)ycetona)y

SH

sustanciaqlaceintermoeculares.Elrógenoquea la vez po

ypequeño(N

sustanciaqenciadelaagenodebidotomo de ox

enlaces citanmayoresenquemáscon

spuntosde

mpiadasdeQuí

ecularessonsuperiorald

ciaquenopquetienesoneseltamañoécula,estomodeebullició

queformaunfuerzas eleambiente.Celastodass

sdeebullició

8)< (3

asustanciac(metilmerc

quepresentaoleculardelenlacedehiseencuentror un par deN,OoF)deu

quepresentaanterior,no aqueel átxígeno. El tip

ados, existenelCH SHntribuyealp

ebullicióne

SustanciaCH SHCH OH

mica.Volumen

nmásfuertedelCO.

presentamondeltipodeoyelpesommotivaquedón.

naredcristectrostáticaComoestetisustanciasp

ón(K)es:

350)<KI(1

conmayorpucaptano).

(metilpr

aenlacecovtipoenlaceidrógenoopaunidoaune electronesunamolécul

a enlace covescapazdetomodeazupo de enlace

en en ambaquetienempuntodeebu

encontrados

/K279338

n10.(S.Menarg

esquelasfu

omentodipoedispersiónmoleculardedelastressu

talinaiónicas que haceipodeenlacropuestase

1630)

untodeebul

ropano).

valenteconedehidrógeporpuentesnátomomuys solitario placercana.

valenteconeformarunufreesmenoe intermole

as sustanciamayorpesomulliciónpor

enlabibliog

K μ/D1,531,69

gues&F.Latre

erzasdipolo

olarpermanendeLondonelasustancustanciasco

aenlaquele que esta sceesmuchoes laquetien

lición,justifi

momentodeno,elmásdehidrógenyelectronegpertenecient

momentodenlaceinteroselectronecular que p

as fuerzasmolecularaloqueeste

grafíason:

e)

o‐dipolo,elm

entepor lon.Estasfueria.Comoestonenlaceco

losionesKsustancia pmásfuertenemayorpu

icandolares

(C.Valencia

dipolarpermfuertedetonoseformagativo(eneste a un átom

dipolarpermrmoleculardegativoydepresenta esd

de dispersunqueelenvaloresma

133

metanol

que lasrzassontevalorovalente

eI seresentequelosuntode

spuesta:

ana2008)

manenteodosloscuandostecasomomuy

manentedeltipoemayordipolo‐

sión denlacedeayoren


b)CH COCH –CH CH CH CH

esunasustanciaquepresentaenlacecovalenteconunfuertemomentodipolarpermanentequeformaunenlaceintermoleculardeltipodipolo‐dipolo.

CH CH CH CH es una sustancia que presenta enlace covalente con un débil momentodipolarpermanentequeformaunenlaceintermoleculardeltipodipolo‐dipolo.

Además de los enlaces citados, existen en ambas sustancias fuerzas de dispersión deLondonquesonmayoresenelCH COCH quetienemayorpesomolecular.Portodoesto,elpuntodeebullicióndel esmayorqueeldel .

Losvaloresdelospuntosdeebulliciónencontradosenlabibliografíason:

Sustancia /K μ/DCH COCH 330 2,88CH3CH(CH3)CH3 261 0,44

14.22.Ordenalossiguientessólidosiónicossegúnsuenergíareticular,justificandolarespuesta(sesuponequetienenelmismovalordelaconstantedeMadelung):KBr,CaO,CsBry .

(C.Valenciana2008)

La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, esdirectamenteproporcionalalproductodelascargasdelosioneseinversamenteproporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos:

U=‐1,39·10Q ·Q

dA 1

d∗

d

U=energıareticular kJ·mol 1 Q yQ =cargasdelcationydelaniond=distanciainterionica cation+anionA=constantedeMadelung=1,747d*=parametro=34,5pm

Respectoalascargas,sonlasmismasenKBryCsBr(+1y‐1),enelCaCl2(+2y‐1)yenelCaO(+2y‐2).

Respectoalosradiosiónicos,sonmásgrandesenCsBryKBryaqueincluyeelementosdel6ºy5ºperiodo(CsBr)y4ºy5ºperiodo(KBr).Acontinuación,CaCl conelementosdel4ºy3er periodo y, finalmente, sonmás pequeños en el CaO con elementos del 4º periodo y 2ºperiodo.

Teniendo en cuenta ambos factores, las energías reticulares deben tener el siguiente ordencreciente:

CsBr<KBr< <CaO

Losvaloresdelaenergíareticularydistanciainteriónicaencontradosenlabibliografíason:

Sustancia d/pm ‐U/kJ· 1CsBr 365 632KBr 333 671CaCl 280 2223CaO 240 3414

Proble

14.23

a)Deb)¿Qmétodc)Silynómd)¿Cu

a)Reresto

Lafór

b) Sedeter

c) Sisusta

d)Elentre

Elenquesporu(N,O

14.24dehida)d)

emasyCuestion

3.ElanálisisC=52,17%

eterminarlafuédatonosdoquepermlafórmulaemmbralos.uáldeellast

lacionandodeloselem

52,17gC1

13,04gH1

34,79gO1

rmulaempír

ería necesarrminaciónde

la fórmulaanciaserían:

compuestoesímediante

lacedehidrseencuentraunpardeeloF)deuna

4.Explica,jusdrógeno:

nesdelasOlim

elementalde%;H=13,04%fórmulaempharíafaltap

mitasudetermmpíricacoin

tendríaelma

elnúmerodmentosseobt

1molC12gC

=4,3

1molH1gH

=13

1molO16gO

=2,1

ricaosencill

rio conocerelamisma,s

molecular

Etano

Metox

conmayorpeenlacesdeh

rógenoopoaunidoaunectronessolmoléculace

stificandola

mpiadasdeQuí

eunadeterm%;O=34,79%píricadedicparapodereminación.ncideconlam

ayorpuntod

demolesdeltienelafórm

348molC

3,04molH

174molO

laqueseob

lamasamseríamedir

de esta sus

oloalcohol

ximetanoo

puntodeebuhidrógeno.

rpuentesdátomomuylitarioperteercana.

arespuesta,s

b)e)

mica.Volumen

minadasusta%.Sepide:chocompuestestablecerla

molecularin

deebullición

lelementoqmulaempíric

tienees

molar de larladensida

tancia es C

etílico

dimetiléte

ulliciónesaq

ehidrógenoyelectronegaenecientea

silossiguien

n10.(S.Menarg

anciaorgáni

to.afórmulam

ndicalaspos

?

queestéprescaosencilla:

4,348mol2,174mol

13,04mol2,174mol

.

sustancia pddelasust

H O, dos p

r

quelcuyasm

oseformacativo(enestunátomom

ntescompues

c) f)

gues&F.Latre

icadaelsigu

olecular?Po

siblesestruct

senteenme:

CO=2

molCmolO

HO=6

molHmolO

problema. Utanciaenfa

posibles est

moléculasson

cuandounáttecasoO)semuyelectron

stospueden

(Preselecc

e)

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CO

HO

Un métodoasevapor.

tructuras pa

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tomodehideveatraídonegativoyp

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ciónC.Valencia

135

ado:

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mpuesto

rias2009)

dconel

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eunirse

drógenoalavezpequeño

oenlace

ana2009)


Elenlacedehidrógenooporpuentesdehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seveatraídoalavezporunpardeelectronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.

LasestructurasdeLewisde lassustanciaspropuestaspermitenver sicumplen la condiciónnecesariaparaformarenlacedehidrógeno.

a‐f) y sí forman enlace dehidrógeno ya que presentan un átomo dehidrógenounidoaunátomodeoxígeno,queesunelementomuyelectronegativo.

b‐e) y noformanenlacedehidrógeno ya que no presentan un átomo dehidrógenounidoaunátomodeoxígeno,queesunelementomuyelectronegativo.

c) sí formaenlacedehidrógenoyaquepresentaunátomodehidrógeno unido a un átomo de nitrógeno, que es un elementomuyelectronegativo.

d) noformaenlacedehidrógenoyaquepresentaunátomodehidrógenounidoaunátomoazufre,peroestenoesunelementomuyelectronegativo.

14.25.Sedisuelveyodo(s)utilizandometanolcomodisolvente.Explica:a)Eltipodefuerzasquehayqueromperenelyodoparaquesedisuelvaenmetanol.b)Eltipodeinteraccionesexistentesentrelasmoléculasdemetanol.c)Eltipodeinteraccionesexistentesentreelyododisueltoylasmoléculasdedisolvente.

(C.Valenciana2009)

a) (s)esunasustanciaquetieneenlacecovalenteyenlaceintermolecularporfuerzasdedispersióndeLondonporloquesedisolveráenundisolventenopolarrompiendoestetipodefuerzas.

b) esunasustanciaquetieneenlacecovalente,peroqueademáspresentaunenlaceintermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todos los enlacesintermoleculares. El enlace de hidrógeno o por puentes de hidrógeno se forma cuando unátomodehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muyelectronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.

c)LasmoléculasdeCH OHpresentandipolospermanentesporloquefrentealasmoléculasnopolaresde I , induciránenéstasundipolode formaqueexistirán interaccionesdipolopermanente‐dipoloinducido.


14.26.Explica, justificando la respuesta, si lasmoléculasde los siguientes compuestospuedenformarconotrasdelmismocompuestoenlacedehidrógeno:a) b) c) d) e)




a‐d) y no formanenlacedehidrógenoya que presentan un átomode hidrógeno unido aunátomode fósforoydeazufre, respectivamente,peroestosnosonelementosmuyelectronegativo.

c) sí formaenlacedehidrógenoyaquepresentaunátomodehidrógeno unido a un átomo de nitrógeno, que es un elementomuyelectronegativo.

b‐e) y no forman enlace dehidrógeno ya que no presentan un átomo dehidrógenounidoaunátomodeoxígeno,queesunelementomuyelectronegativo.

14.27.Ordena, justificando la respuesta, las siguientes sustanciasdemenoramayorpuntodefusión: ,NaBr, , .


Presentarámayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmás intensas o forme una red cristalinamás fuerte, y por el contrario, elmenor punto defusiónlecorresponderáalasustanciaquepresentelasfuerzasintermolecularesmásdébiles.

es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzasintermolecularesquepuedepresentarsonfuerzasdedispersióndeLondon,queseránpocointensasdebido aqueesuna sustancia conpequeñovolumenatómico,por tanto serápocopolarizable.Tieneunpuntodefusiónmuybajo.

NaBr es una sustancia que tiene enlace iónico y a diferencia del resto, forma redescristalinasiónicasmuydifícilesderomper.Estasustanciaessólidaatemperaturaambiente,por lo que tiene unelevadopuntode fusión,muchomayorque el restode las sustanciaspropuestas.

esunasustanciaque tieneenlacecovalenteconmomentodipolarpermanentepor loque puede presentar fuerzas intermoleculares del tipo dipolo‐dipolo y fuerzasintermoleculares dedispersióndeLondon. Por tanto, elpuntode fusióndel clorurodehidrógenoesbajo.


esunsustanciaquetieneenlacecovalenteconmomentodipolarpermanente,quepuedepresentarenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertedetodoslosenlacesintermoleculares.Porestemotivo,supuntodefusióntambiénesbajo.

Lassustanciaspropuestasordenadasporpuntosdefusión(K)crecienteson:

(90,7)< (175)< (191)<NaBr(1020)

14.28.Ordenalossiguientescompuestossegúnelordencrecientedesuspuntosdeebullición:a)KFb)HFc)COd)Ne

(Canarias2010)


Ne es un elemento que presenta el menor punto de ebullición de todas las sustanciaspropuestas,yaqueporserungasinertenoformamoléculas,yelúnicoenlaceintermolecularquepuedepresentaresdeltipofuerzasdedispersióndeLondonqueesmuydébil.

CO es el compuesto que presenta menor punto de ebullición de todas las sustanciaspropuestas, ya que tiene enlace covalente y, además, al ser una sustancia polar, presentaenlace intermolecular del tipo dipolo‐dipolo que es algo más fuerte que las fuerzas dedispersióndeLondon.

HF esun compuestoque tiene enlace covalente, pero se tratadeuna sustanciapolarquepuedeformarunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertedetodoslos enlaces intermoleculares. El enlace de hidrógeno o por puentes de hidrógeno se formacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoF)seveatraídoalavezporunpardeelectronessolitariopertenecienteaunátomomuy electronegativo y pequeño (N, O o F) de unamolécula cercana. Por estemotivo, estasustanciapresentaunpuntodeebulliciónmayorquelasanteriores.

KFeselcompuestoquepresentamayorpuntodeebullicióndetodos,yaquetieneenlaceiónicoporloqueformaredescristalinasiónicas,sólidasatemperaturaambiente.

Portanto,loscompuestosordenadosporpuntodeebullición(K)crecienteson:

Ne(27)<CO(83)<HF(293)<KF(1783)

14.29.Responderdeformarazonadaalassiguientescuestiones:a)¿Porquéelpuntodeebullicióndel esmayorqueeldel ?b)¿Porquéel esgasatemperaturaambiente?c)¿PorquéelHFtieneunpuntodeebullición200°Cmásaltoqueel ?d) ¿Por qué el y el tienen un punto de ebullición anormalmente elevado si se lescomparaconlosotroshidrurosdelosgruposVAyVIA?e)¿PorquéelCOtieneunpuntodeebulliciónmásaltoqueel apesardetenerlamismamasamolecular?

(Canarias2011)



CO es el compuesto que presenta menor punto de ebullición de todas las sustanciaspropuestas, ya que tiene enlace covalente y, además, al ser una sustancia polar, presentaenlace intermolecular del tipo dipolo‐dipolo que es algo más fuerte que las fuerzas dedispersióndeLondon.

a) e son sustancias que tienen enlace covalente no polar. Las únicas fuerzasintermoleculares posibles en ellas son fuerzas de dispersión de London, que serán másintensas en el I debido a que es una sustancia con gran volumen atómico y elevado pesomolecular,portantoserámuypolarizable.

b) es una sustancia que tienen enlace covalente no polar. Las únicas fuerzasintermoleculares posibles en ellas son fuerzasdedispersióndeLondon, que serán pocointensasdebidoaqueesunasustanciaconpequeñovolumenatómicoybajopesomolecular,por tanto será pocopolarizable y por ello a temperatura ambiente en la formaciónde esteenlacenosedesprendelasuficienteenergíacomoparaquecambieelestadodeagregacióndelasustancia.

c) y HF son sustancias que tienen enlace covalente. En el F las únicas fuerzasintermoleculares posibles en ella son fuerzasdedispersióndeLondon que son bastantedébiles.ElHFpresentaenlacedehidrógenooporpuentesdehidrógeno. Este enlace seforma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muyelectronegativo seve atraídoa la vezporunpardeelectrones solitariopertenecienteaunátomomuy electronegativo y pequeño (N, O o F) de unamolécula cercana. Este enlace esmuchomásfuertequelasfuerzasdedispersióndeLondonyeselresponsabledelaanomalíaenlastemperaturasdeebullición.

d) y son sustancias que tienen enlace covalente polar. Ambas presentan fuerzasintermolecularesdeltipoenlacedehidrógenooporpuentesdehidrógeno.Esteenlaceseforma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muyelectronegativo seve atraídoa la vezporunpardeelectrones solitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.

El resto de los elementos de los grupos citados son pocoelectronegativos y/o muy voluminosos lo que impide quepresentenestetipodeenlace.Estodeterminaquesuspuntosde ebullición no sean tan anormalmente elevados como losdelamoniacoyelagua.

e)COesunasustanciaquepresentaenlacecovalentepolar.Susmoléculasseunenmediantefuerzasintermolecularesdeltipodipolo‐dipolo.

es una sustancia que presenta enlace covalente no polar.Las únicas fuerzasintermolecularesposiblessondeltipofuerzasdedispersióndeLondon.

Las fuerzasdipolo‐dipolo sonmás fuertes que lasdedispersiónde London, por estemotivoelpuntodeebullicióndelCOesmayorqueeldelN .

14.30.¿Quécompuestospresentanenlacedehidrógeno?Justificalarespuesta.a) b) c)NaHd) e)HI f)





a) no forma enlacedehidrógeno ya que no presenta unátomodehidrógenounidoaunátomodeoxígeno.

b‐f) y sí forman enlacedehidrógeno ya que presentan un átomo dehidrógenounidoaunátomodeoxígenoydenitrógeno,respectivamente,quesonelementosmuyelectronegativos.

c)NaHtieneenlacepredominantementeiónicoyporelloformaredescristalinasymoléculasaisladas.

d‐e) yHInoformanenlacedehidrógenoyaquepresentanun átomodehidrógenounido a unátomo fósforo y de yodo, respectivamente, peroestosnosonelementosmuyelectronegativos.

14.31.SitúaloselementosN,O,FySenelsistemaperiódico.a)Indicaelnúmeroatómicodecadaelemento.b)Escribelaconfiguraciónelectrónicadecadaelementoensuestadofundamental.c)Escribelasconfiguracioneselectrónicasdelosaniones: , , , .d)Ordenalosionesanterioresporsutamañodecreciente.e)Escribelafórmuladelamoléculaquecadaelementoformaconelhidrógeno.f)Discutecomparativamentelageometríadelasmoléculasanteriores.g)Ordenalasmoléculasanterioresporsupuntodeebullicióncreciente.

(C.Valenciana2011)

a‐b‐c) El elemento de símbolo N es el nitrógeno cuya configuración electrónica es .

Lasumadelossuperíndicesindicaquesunúmeroatómicoes7.

Elvalorden=2indicaqueesunelementodel2ºperiodoylasumadelossuperíndicesdelacapadevalencia indicaquepertenecealgrupo15 (enesteperiodonoaparecenaún los10electronescorrespondientesalsubniveld).


La configuración electrónica del ion es ya que gana tres electrones ycompletaelorbital2p.

ElelementodesímboloOeseloxígenocuyaconfiguraciónelectrónicaes .



La configuración electrónica del ion es ya que gana tres electrones ycompletaelorbital2p.

ElelementodesímboloFeselflúorcuyaconfiguraciónelectrónicaes .



Laconfiguraciónelectrónicadelion es yaqueganatreselectronesycompletaelorbital2p.

ElelementodesímboloSeselazufrecuyaconfiguraciónelectrónicaes[Ne] .


Elvalorden=3indicaqueesunelementodel3erperiodoylasumadelossuperíndicesdelacapadevalencia indicaquepertenecealgrupo16 (enesteperiodonoaparecenaún los10electronescorrespondientesalsubniveld).

La configuración electrónica del ion es [Ne] ya que gana tres electrones ycompletaelorbital3p.

d)ElmayorradiolecorrespondealionS yaqueelazufretieneunacapamásquelostresrestantes. Estos a su vez tienen la misma estructura electrónica, se trata de especiesisoelectrónicas,yenellas,laqueposeemayorZ(mayorZ )atraemásconmásfuerzaaloselectronesdevalencia,portantoeslaquetienemenortamaño.

Lostamaños(pm)crecientesdelosionesson:

(136)< (140)< (171)< (184)

e)Lasfórmulasdeloscompuestosbinariosconhidrógenoson: ; ;HFy .

f)LasestructurasdeLewisdelasespeciesanterioresson:


DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVelesunasustancia cuyadistribuciónde ligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX Ealaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y sugeometríaesPIRAMIDALconángulosdeenlaceinferioresa 109,5° debido a la repulsión que ejerce el par deelectronessolitariosituadosobreelátomodenitrógeno.

De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el y son sustancias cuyadistribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededor del átomo central seajustaalafórmulaAX E alasquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesudisposición es tetraédrica y su geometría esANGULAR con ángulos de enlace inferiores a109,5°debidoalarepulsiónqueejercenlosdosparesdeelectronessolitariossituadosobreelátomodecentral.

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel HF esunasustancia cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitarios alrededor del átomo central se ajusta a la fórmulaAXE3alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesudisposiciónestetraédricaysugeometríaesLINEAL.

g)Presentarámayorpuntodeebulliciónaquellasustanciaquetengafuerzasintermolecularesmás intensas o forme una red cristalinamás fuerte, y por el contrario, elmenor punto deebulliciónlecorresponderáalasustanciaquetengalasfuerzasintermolecularesmásdébiles.

HF, y son sustancias que tienen enlace covalente. Además las tres presentanenlacedehidrógenooporpuentesdehidrógeno.Esteenlaceseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativoseveatraídoalavezporunpardeelectronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)deunamolécula cercana. Este enlace esmás fuerte en el aguaque forma cuatroenlaces de este tipo, mientras que en el HF forma solo dos dando lugar a una estructuracerrada. El enlace de hidrógeno es el responsable de la anomalía en las temperaturas deebullición.


Enelcasode elátomodehidrógenoseencuentraunidoalazufre,unelementoquenoesmuyelectronegativo.Estodeterminaquesupuntodeebulliciónnoseatananormalmenteelevadocomolosdelasotrassustancias.

Lassustanciasordenadasportemperaturasdeebullición(K)crecientesson:

(212)< (240)<HF(293)< (373)


15.QUÍMICAORGÁNICA

15.1.Completalassiguientesreaccionesorgánicaseindicarazonadamentecuáldeellasesunareaccióndeeliminación:

a) –CH= (g)+ (g)

b) – – –OH(enmedioácidoycalor)

c) –C≡CH(g)+ (g)

d) – (g)+ (g)(Canarias2004)

a)CH –CH=CH (g)+H (g) – – (g)

Setratadeunareaccióndeadición.

b)CH –CH –CH –OH(enmedioácidoycalor) – = (g)+ (g)

Setratadeunareaccióndeeliminación.

c)CH –C≡CH(g)+Br (g) – = (g)

Setratadeunareaccióndeadición.

d)CH –CH (g)+Cl (g) – (g)+ (g)

Setratadeunareaccióndesustitución.

15.2.Escribelafórmuladelossiguientescompuestos:a1)4‐penten‐1‐ola2)2‐pentanonaa3)3‐pentanonaa4)2‐metilbutanol.b)Indicaquétipodeisomeríapresentanentresí:a1)ya2);a2)ya3);a3)ya4).

(Canarias2005)

a1)4‐penten‐1‐ol OH– – – =

a2)2‐pentanona – – – –

a3)3‐pentanona – – – –

a4)2‐metilbutanol OH– – –

b)Laisomeríaexistenteentreloscompuestos:

– – – =

– – – –isómerosdefunción

– – – –

– – – –isómerosdeposición

– – – –

– – –nosonisómeros


15.3.Paraelcompuestoorgánico3‐buten‐2‐ol:a)Escribesufórmulasemidesarrollada.b)¿Tienealgúncarbonoquiral?Encasoafirmativo,indicacuáles.c)Escribelafórmulasemidesarrolladadeunisómerodecadenadelmismo.

(Canarias2005)

a)3‐buten‐2‐ol – – =

b)ElC2esuncarbonoquiraloasimétrico

c)Unisómerodecadenadel3‐buten‐2‐oles

– – = 3‐buten‐1‐ol

15.4.La lactosa,unode losprincipalescomponentesde la leche,sedegradaencontactoconelaireenácidoláctico,cuyafórmulasemidesarrolladaes .Laconcentracióndeácidolácticoesuncriteriodefrescuraydecalidad.Estaconcentracióndebeserlomenorposible,locontrarioindicaquetenemosunalecheenmalascondiciones.Laacidezmediadelalechefrescaestánormalmenteentre1,6y1,8gdeácidolácticoporlitroycorrespondeaunpHentre6,7y6,8.Si laconcentraciónenácidolácticoessuperiora5g/Llalecheestácuajada.a)Identificalasfuncionesquímicaspresentesenlamoléculadeácidoláctico.b)¿Presentalamoléculaalgúncarbonoasimétricoocentroquiral?Sifuesecierto,represéntalo.c)Lareacciónentreelácidolácticoyladisolucióndehidróxidodesodiopuedeserconsideradacomototal.Escríbela.d)Paradeterminar laacidezde la lechesetoman20,0mLysevaloranconunadisolucióndehidróxidodesodio0,1M,alcanzandoelpuntodeequivalenciaalañadir8,5mL.Determinar laconcentraciónmolardeácidoláctico,lamasadeácidolácticopresenteporcadalitroyexplicasilalecheestácuajada.Dato.Masamolardelácidoláctico=90g/mol.

(Galicia2005)

a)Lasfuncionesquímicassonexistentesson,–COOH(ácido)y–OH(alcohol).

b)ElC2esuncarbonoquiraloasimétrico


c)Laecuaciónquímicacorrespondienteaesareaccióndeneutralizaciónes:

(aq)+NaOH(aq) (aq)+ (l)

d)RelacionandoladisolucióndeNaOHconácidoláctico:

8,5mLNaOH0,1M20mLleche

1mmolCH CHOHCOOH

1mmolNaOH0,0425M

Lamasadeácidolácticocontenidaenlalechees:

0,0425molCH CHOHCOOHLleche

90gCH CHOHCOOH1molCH CHOHCOOH

=3,825gL

Comoseobserva,laconcentracióndeácidolácticoenlalechees:

superiora1,6‐1,8loquequieredecirquelalecheNOesfresca,

inferiora5g/L,porlotanto,lalecheNOestácuajada.

15.5. El alcohol de Darvón se emplea en la industria farmacéutica en la elaboración delanalgésicollamadoDarvón.Suestructuraeslasiguiente:

a)Indicacuálessonlosgruposfuncionalespresentesendichocompuesto.b)Nombradichocompuesto.c)¿Tienecarbonosquirales?Encasoafirmativoseñálalosconun(*).

(Canarias2006)

a)Losgruposfuncionalesexistentesenlasustanciason,–OH(hidroxi)y–N(amino).

b)Elnombredelcompuestoes4‐dimetilamino‐1,2‐difenil‐3‐metil‐2‐butanol.

c)C2yC3soncarbonosquiralesoasimétricos

-CH - C - CH - CH - N - CH2 2 3

CH3 CH3OH


15.6.Elacetatodeetilo(etanoatodeetilo)esuncomponentedeunodelospegamentosdeusocorriente,queseobtieneanivel industrialporreaccióndelácidoacético(ácidoetanoico)conetanolparadarelmismoyagua.Sepide:a)Escribirlareaccióndelproceso.b)Decir a qué tipo de reacción (adición, eliminación, sustitución, condensación, combustión)perteneceesteproceso.c)¿Aquégrupofuncionalperteneceelacetatodeetilo?d)Formulaynombraunisómerodefunciónyotrodecadenadelacetatodeetilo.

(Canarias2006)

a)Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeesterificaciónes:

(l)+ (l) (l)+ (l)

b)Lareaccióndeesterificaciónesunareaccióndeeliminación.

c)Elacetatodeetiloesunéster.

d)Isómerosdelacetatodeetilo:

defunción: ácidobutanoico

decadena: propanoatodemetilo

15.7. Los alcoholes cuando se calientan a unos 180° C en presencia de ácido sulfúrico, sedeshidratanformandounalqueno,perosinembargo,cuandoelcalentamientoesmásmoderado(140°C)seformaunéter:

= +

2 –O– +

Indicaaquétipodereacciones,desdeelpuntodevistaestructural,pertenececadaunadeellas.¿Quépapeldesempeñaelácidosulfúricoenellas?

(Canarias2007)(Canarias2008)

En la primera reacción que tiene lugar a temperatura un poco mayor, se produce laeliminacióndelgrupoOHdeunodelosátomosdecarbonoydeunátomodeHdelotroátomode carbono quedan como resultado la formacióndeunamolécula deH O. Por lo tanto, setratadeunareaccióndeeliminación.

En la segunda reacciónque tiene lugaramenor temperatura, seproduce launióndedosmoléculas de etanol con pérdida de una molécula de H O. Por lo tanto, se trata de unareaccióndecondensación.

Enamboscasos,elácidosulfúrico, ,secomportacomoagentedeshidratanteycomocatalizadorquefavorecelaeliminacióndeagua.

15.8.Respondealassiguientescuestiones:a)Indicaunejemplodereaccióndeadición.b)Formulaynombradosisómerosdelapentan‐2‐ona(2‐pentanona).c)Indicasiel2‐bromobutanopresentaisomeríageométricaono.¿Tendrácarbonoquiral?d)Indicaquétipodeisomeríapresentael2,3‐diclorobut‐2‐eno(2,3‐dicloro‐2‐buteno).

(Canarias2007)

C180º

C140º


a) Ejemplos típicos de reacciones de adición son las halogenaciones de hidrocarburosinsaturados:

= + –

≡ + =

b)La2‐pentanonatieneporfórmulasemidesarrollada:

CH COCH CH CH

isómerodeposición: 3‐pentanona

isómerodefunción: pentanal

c)Paraqueunasustanciatengaisomeríageométricadebetenerundobleenlaceyelmismoátomooradicalunidoacadaunodeloscarbonosdedichodobleenlace.El2‐bromobutano:

CH CHBrCH CH

noposeenigúndobleenlace,porloquenopresentaisomeríageométrica.

El2‐bromobutanosíque tieneuncarbonoquiralocarbonoasimétrico,C2seencuentraunidoacuatrosustituyentesdiferentes:

d)El2,3‐dicloro‐2‐butenoesuncompuestoquepresentaisomeríageométricayaquetieneundobleenlaceyelmismoátomoradicalunidoacadaunode loscarbonosdedichodobleenlace:

cis‐2,3‐dicloro‐2‐buteno

trans‐2,3‐dicloro‐2‐buteno

15.9.Escribelafórmulasemidesarrolladayelnombredetodoslosalquenosisómerosdefórmulamolecular .¿Presentaalgunodeellosisomeríageométrica?

(Canarias2007)

El2‐butenoesuncompuestoquepresentaisomeríageométricayaquetieneundobleenlaceyelmismoátomoogrupodeátomosunidoacadaunodeloscarbonosdedichodobleenlace:

= – –

1‐buteno

= –

metilpropeno(isobuteno)


cis‐2‐buteno

trans‐2‐buteno

15.10.Respondealassiguientescuestiones:a)Escribeunejemplodereaccióndeadición.b) Indica si el 2‐bromobutano presenta isomería óptica o geométrica. Dibuja loscorrespondientesisómeros.c) Escribe las fórmulas de todos los posibles isómeros de fórmulamolecular C4H8. Indica elnombreIUPACdecadaunadeellas.

(Canarias2008)

a)Ejemplosdereaccionesdeadiciónpuedenser:

hidrogenación:CH =CH–CH +H CH –CH –CH

halogenación:CH =CH–CH +Cl CH Cl–CHCl–CH

hidratación:CH =CH–CH +H OCH –CHOH–CH

b)El2‐bromobutanoensuestructurapresentauncarbonoquiraloasimétrico(C2) loquehace que este compuestoposea isomería óptica. Sin embargo, no presenta ningún dobleenlaceniloscarbonosunidosporeldobleenlacetienenunodelossustituyentesigualesporloqueestecompuestonoposeeisomeríageométrica.

c)Deacuerdoconlafórmulageneraldeloshidrocarburosetilénicos,C H ,uncompuestoconformulamolecularC H presentaunaúnica insaturación(dobleenlace)y losdiferentesisómerosquepresentason:

= – –

1‐buteno

= –

metilpropeno(isobuteno)

cis‐2‐buteno

trans‐2‐buteno

ciclobuteno


15.11.Completalassiguientesreacciones,indicandoquetipodereaccionessetrata:a) – – Br+KOHb) – –COOH+ c) –CH= + d) –CH= +HCl

(Canarias2009)

a)Lareacciónpropuestapresentadosposibilidades:

KOHenmedioacuoso

CH –CH –CH Br+KOH – – OH+KBr(sustitución)

KOHenmedioalcohólico

CH –CH –CH Br+KOH – = + +KBr (eliminación)

b)CH –CH –COOH+CH OH – – – + (eliminación)

c)CH –CH=CH +H O – – OH (adición)

d) – – H C–CH=CH +HCl (eliminación)

15.12.Responderdeformarazonadaalassiguientescuestiones:a)De los compuestos,3‐bromopentano y2‐bromopentano ¿Cuálde ellos presentará isomeríaóptica?b)¿Quétipodeisomeríapresentaráel2,3‐diclorobut‐2‐eno(2,3‐dicloro‐2‐buteno).c)Escribir la fórmuladesarrolladaynombrar losposibles isómerosdecompuestode fórmulamolecular .d)Elmetacrilatodemetiloóplexiglás(2‐metilpro‐2‐enoatodemetilo)esunpolímerosintéticodeinterésindustrial.Escribesufórmuladesarrollada,indicaaquégrupofuncionalperteneceyseñalasipresentaisomeríageométrica.

(Canarias2009)

a)Presentaráisomeríaópticaelcompuestoquetengauncarbonoasimétrico:

3‐Bromopentano 2‐Bromopentano (i.óptica)

b)Presentaráisomeríageométrica,ysusconfiguracionesson:

cis‐2,3‐dicloro‐2‐buteno

trans‐2,3‐dicloro‐2‐buteno


c)ElC H esunhidrocarburoinsaturado(alqueno)queposeeundobleenlace.Losposiblesisómerosson:

= – – 1‐buteno

– = – 2‐buteno(isómeroscisytrans)

= − 2‐metil‐1‐propeno

d)El2‐metil‐2‐propenoatodemetiloesunésterinsaturadoysufórmuladesarrolladaes:

Nopresenta isomeríageométricayaqueaunquetienetieneundobleenlaceentrecarbonos,éstosnotienenunidoaelloselmismoradical.

15.13.Uncompuestoquímicotienefórmulaempíricaiguala

a) Escribe las fórmulas semidesarrolladas de todos los isómeros estructurales de dichocompuesto.b)Escribelosnombresdecadaunodelosisómeros.c)Indicasialgunodelosisómerospresentaactividadópticayjustificaporqué.d)Enunodelosisómerosquepresentenactividadóptica,siloshay,indicalahibridacióndelosátomosdeCyOdelamolécula:

(Galicia2009)

a‐b)LosisómerosdelC H O son:

Ácidopropanoico

2‐Hidroxipropanal

3‐Hidroxipropanal

Hidroxiacetona

Acetatodemetilo

3‐Hidroxi‐1,2‐epoxipropano



1,3‐Dioxolano

c)Presentanactividadópticalosisómerosquetenganuncarbonoasimétrico(quiral):

2‐Hidroxipropanal



O

CH2OH–C–CH2

O

CH3–CH–CHOH

O

CH3–HOC–CH2


d)Lahibridaciónquepresentanlosátomosdecarbonoydeoxígenodel2‐hidroxipropanales:

C1,C2yO3presentanhibridación yaquetodossusenlacessonsencillos

C4yO5presentanhibridación yaquetienenunenlacedoble.

15.14.Elácidomálicoesuncompuestoorgánicoqueseencuentraenalgunasfrutasyverdurascon saborácidocomo losmembrillos, lasuvas,manzanasy, lascerezasnomaduras,etc.Estecompuestoquímicoestáconstituidoporlossiguienteselementosquímicos:carbono,hidrógenoyoxígeno.Lacombustióncompletadeunamasam=1,340gdeácidomálicoproduceunamasa

=1,760gdedióxidodecarbono,yunamasa =0,540gdeagua.a)Determinar losporcentajesdecarbono,hidrógenoyoxígenocontenidosenelácidomálico.DeducirsufórmulaempíricasabiendoquesumasamolaresM=134g· .b)Lavaloraciónconsosadeunadisolucióndeácidomálico,permitededucirquecontienedosgruposfuncionalesácidos.Porotraparte,laoxidacióndeácidomálicoconducea laformaciónde un compuesto el cual produce un precipitado amarillo al reaccionar con la 2,4‐dinitrofenilhidracina, lo que permite confirmar que el ácidomálico tiene un grupo alcohol.Escribirlafórmulasemidesarrolladadelácidomálico.

(Galicia2009)

a)Apartirde las cantidadesdadasyde lamasamolardelácidomálico (AcM)se calculaelnúmerodemolesdeátomosdecadaelemento.

EnlacombustióntodoelcarbonodelcompuestosetransformaenCO :

1,760gCO1,340gAcM

1molCO44gCO

1molC1molCO

134gAcM1molAcM

=4molC

molAcM

ytodoelhidrógenodelcompuestosetransformaenH O:

0,540gH O1,340gAcM

1molH O18gH O

2molH1molH O

134gAcM1molAmox

=6molHmolAcM

LamasadeloselementosanalizadospormoldeAmoxes:

4molC12gC1molC

+6molH1gH1molH

=54g

Eloxígenosecalculapordiferencia:

134gAcM–54gresto

1molAcM

80gOmolAcM

1molO16gO

=5molOmolAcM

Lafórmulamolecularylaempíricadelácidomálicoes .

Lacomposicióncentesimaldelácidomálicoes:


4molC1molAcM

12gC1molC

1molAcM134gAcM

100=35,8%C

6molH1molAcM

1gH1molH

1molAcM134gAcM

100=4,5%H

5molO1molAcM

16gO1molO

1molAcM134gAcM

100=59,7%O

15) El compuesto formado después de la oxidación del ácido málico reacciona con la2,4‐dinitrofenilhidrazina, lo que es característico de los compuestos químicos carbonílicos,poseedores del grupo funcional R −CO−R . Dicha reacción es la que se muestra acontinuación.

R1 C

OH

R2

Ox

R1 C

O

R2

NO2

NO2

NHNCR1

R2

NO2

NO2

NHH2N

2,4-Dinitrofenilhidrazona-AMARILLO-

Puesto que el enunciado del problema dice que el ácidomálico tiene dos grupos carboxiloéstos,debenencontrarseenlosextremosdelacadenahidrocarbonadaysi,además,comosehaprobadoenelpárrafoanterior,elácidomálicotieneungrupofuncionalalcohol,éstedebeserunalcoholsecundario.Portantocabeconcluirquelafórmulasemidesarrolladadelácidomálicoeslasiguiente:

ácido2‐hidroxi‐butanodioicoómálico

15.15.Proponerunaposibleestructuraparalossiguientescompuestos:a) (aldehído)b) (aldehído)c) (cetonacíclica)

(Canarias2010)

a)LaestructuradeunaldehídodefórmulamolecularC H Opodríaser:

butanal

b)LaestructuradeunaldehídodefórmulamolecularC H Opodríaser:

4‐pentenal


c)LaestructuradeunacetonacíclicadefórmulamolecularC H Opodríaser:

ciclohexanona

15.16.Indicatodoslosposiblesisómerosestructuralesquecorrespondenalafórmulamolecular.¿Cuál/esdeellospresentanisomeríaóptica?

(Canarias2010)

Los compuestos que se corresponden con la fórmula molecular C H Br son derivadoshalogenados de un alcano y los posibles isómeros son de posición. Presentarán isomeríaópticaaquellosquetenganuncarbonoasimétrico:

1‐bromopentano

2‐bromopentano(i.óptica)

3‐bromopentano

1‐bromo‐2‐metilbutano(isomeríaóptica)

1‐bromo‐3‐metilbutano

2‐bromo‐2‐metilbutano

2‐bromo‐3‐metilbutano(isomeríaóptica)

1‐bromo‐2,2‐dimetilpropano


15.17.Completalassiguientesreacciones,indicandoasimismoaquétipodereacciónpertenece:

a) – – + luz

+HCl

b) – – +calorH2SO4

+ c) – – = + d) – + – + e) – = +HCl

(Canarias2010)

a)Lareacciónpropuestaesdesustitución:

CH –CH –CH +Cl luz

– – +HCl

b)Lareacciónpropuestaesdeeliminación:

CH –CHOH–CH +calorH2SO4

– = +H O

c)Lareacciónpropuestaesdeadición:

CH –CH –CH=CH +Br – – –

d)Lareacciónpropuestaesdeeliminación:

C H –COOH+CH –CH OH – – +H O

e)Lareacciónpropuestaesdeadición:

CH –C CH =CH +HCl – =

15.18. Indicar dos posibles estructuras para la fórmula y nombrarlas. ¿Cuál de ellaspresentaráunpuntodeebulliciónmáselevado?

(Canarias2011)

Los compuestos que se corresponden con la fórmula molecular C H O son derivadosoxigenadosdeunalcanoylosposiblesisómerossonunalcoholyunéter:

Etanoloalcoholetílico

Metoximetanoodimetiléter

Elpuntodeebullicióndeunasustanciadependedeltipodefuerzasintermolecularesexistentesenlamisma,esdecirdelaintensidadconqueseatraigansusmoléculas.Esteserámásgrandeenlas sustancias que presenten enlaces intermoleculares de hidrógeno,más pequeño en las quepresentenenlacesdipolo‐dipolo,ymáspequeñoaún,enlasquepresentenfuerzasdedispersióndeLondon.

Elenlacedipolo‐dipolo se da entremoléculaspolaresquenopuedan formar enlaces dehidrógeno.Dedoslassustanciaspropuestas,esteenlaceexisteenelmetoximetano.


El enlace de hidrógeno o por puentes de hidrógeno se forma cuando un átomo dehidrógeno que se encuentra unido a un átomomuy electronegativo (en este caso O) se veatraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muyelectronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. De las dos sustanciaspropuestas,estetipodeenlaceesposibleeneletanol.

Eletanolposeemayortemperaturadeebulliciónqueelmetoximetano.


16.QUÍMICANUCLEAR

16.1. La serie de desintegración radiactiva del termina en el isótopo . ¿Cuántaspartículasalfa(α)ybeta(β)seemitirán?

Datos.Partículaα= He24 ,partículaβ= e–1

0 (Galicia1999)

Enlaserieradiactiva U Pbseproduceunadisminucióndelosnúmerosmásicoyatómicodeluranio:

Númeromásico(235207)=28unidades

Númeroatómico(9282)=10unidades

Teniendoencuentaquedeacuerdolasleyesdelasemisionesradiactivas:

1)Unnúcleoal emitirunapartículaalfa se convierte enotrodiferente con4unidadesmenosdenúmeromásicoy2unidadesmenosdenúmeroatómico.

2)Un núcleo al emitir una partícula beta se convierte en otro diferente con elmismonúmeromásicoy1unidadmásdenúmeroatómico.

De acuerdo con estas reglas, se observa que el número másico sólo desciende al emitirsepartículas alfa. Por lo tanto, al descender el númeromásico en 28 unidades, el número departículasalfaemitidases:

28unidadesdeA1partıculaα

4unidadesdeA=7partıculasα

Al emitirse 7 partículas alfa el número atómico desciende en 14unidadespero comoen elprocesoglobalsólopuededescender10unidades,elnúmerodepartículasbetaemitidases:

14–10 unidadesdeZ1partıculaβ

1unidadesdeZ=4partıculasβ

Lareacciónnuclearcompletaes:

+7 +4

introducciÓn · problemas y cuestiones de las olimpiadas de química. volumen 10. (s. menargues...

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