ENLLAÇ QUÍMIC I ESTRUCTURA.

PROBLEMES.

Curs 2004 - 2005

1

UNITATS.Mesura de : Sistema

InternacionalSistema

cgsEquivalències més

utilitzades

Longitud

m(metre)

cm(centímetre)

1 Å = 10-10 m1 mm = 10-3 m1 m = 10-6 m1 nm = 10-9 m1 pm = 10-12 m

Massakg

(quilogram)g

(gram) massa e- = 9,1·10-31

kg

Tempss

(segon)s

(segon)

Volum m3

(metre cúbic)cm3

(cm cúbic)1 l = 10-3 m3

1 cm3 = 1 ml1 dm3 = 1 l

ForçaN

(Newton)dina

(dina) 1 N = 105 dina

PressióPa

(Pascal)dina cm-2 1 atm = 101325 Pa

1 atm = 760 mm Hg1 mm Hg = 1 Torr

1 bar = 105 Pa

EnergiaJ

(Joule)erg

(erg)1 J = 107 erg

1 cal = 4,148 J1 J = 0,24 cal

1 eV = 1,6·10-19 J

TemperaturaK

(Kelvin)K

(Kelvin) K = ºC + 273,15

Càrrega elèctrica

C(Coulomb)

uee(unitat

elemental de càrrega)

càrrega e- = 1,6·10-19 Ccàrrega e- = 4,8·10-10 uee

0 = 8,85·10-12 J-1C2m-1 40 = 1,11·10-10 J-1C2m-1

2

ESTRUCTURA ATÒMICA I ENLLAÇ.

1) Els raigs X emesos pel Cu tenen una longitud d'ona de 1,58x10-8 cm. Calculeu la freqüència, el nombre d'ona i la energia d'aquesta radiació

2) Feu una gràfica esquemàtica de com varia l'energia d'un fotó en funció de :a) b) c) 1/ d) la seva velocitat

3) Un electró és sotmès a una diferencia de potencial de 50.000 V. Calculeu: a) La velocitat que assolirà l’electró.b) La longitud d'ona de la radiació monocromàtica que s'originaria al anul.larse l'energia cinètica de l’electró en xocar amb un anticàtode.

4) Una llum monocromàtica de = 450 nm arranca electrons de la superfície d'un metall polit amb

una energia cinètica de 7,63x10-20 J. Quina és la màxima que pot tenir una radiació si ha de

produir efecte fotoelèctric en aquest metall?.

5) Al fer incidir una radiació electromagnètica monocromàtica de 450 nm sobre una superfície de sodi metall, s'emeten electrons l'energia cinètica dels quals és 3,36x10-19 J. Calculeu la longitud d'ona màxima que ha de tenir una radiació electromagnètica per a produir l’emissió d'electrons de sodi.

6) Quan una llum de = 2,54x10-5 cm incideix sobre una superfície polida de Cu cal aplicar un potencial de 0,59 V per aturar l’emissió d'electrons. Quina és la longitud d'ona llindar pel Cu?

7) Calculeu l'energia alliberada quan un electró d'un àtom d'hidrogen cau del cinquè nivell d'energia fins el segon.

8) Calculeu l'energia, en eV, alliberada en la transició d'un electró en l’àtom d'hidrogen, des del nivell n=3 al nivell n=1. Trobeu la longitud d'ona de la radiació emesa en aquesta transició així com totes les ratlles espectrals que es podrien observar a l'excitar una col·lecció d'àtoms d'hidrogen amb una energia de 12,1 eV. Indiqueu també la regió de l'espectre a la qual pertanyen cadascuna de les radiacions.

9) La línia de longitud d'ona més gran d'una de les sèries de l’àtom d'hidrogen és de 6563 Å a) Indiqueu la sèrie a la qual correspon la línia.b) Determineu tota la sèrie mitjançant els càlculs adients

10) Calculeu l'energia d'ionització de l'àtom d'hidrogen:a) En el seu estat fonamentalb) Quan l’electró està ja excitat al nivell n=2.

11) Calculeu la freqüència de la radiació emesa per l'ió Mg+, en recuperar el seu electró, si el primer potencial d'ionització d'aquest element és 1,221x10-18 J/àtom.

12) Determineu la associada a un electró que es mou amb una velocitat de

3

7,00x105 m/s.

13) Es vol determinar la posició d'un electró amb velocitat de 1x106 m/s, mitjançant un feix de llum verda de freqüència 6x1014 s-1. Quina relació tenen l'energia d'un fotó d'aquesta llum amb l'energia de l’electró que pretenem localitzar?

14) Un electró es mou amb una velocitat de 1,0x106 m/s. Si es pot determinar la seva posició amb una precisió de 0,001 nm, es a dir el 1% d'un radi atòmic típic, compareu la incertesa de la seva quantitat de moviment amb la seva pròpia.

15) Una pilota de beisbol de 200 g es mou a una velocitat de 100 km/h. Si es pot determinar la seva posició amb un error del ordre de la longitud d'ona de la llum utilitzada 5000 Å. Quina serà la incertesa de la quantitat de moviment de la pilota?.

16) Tres aristas de un cubo de 1 cm de arista, coinciden con los ejes positivos de un sistema de coordenadas x, y, z. Expresar la posición de todos sus vértices en coordenadas rectangulares (x,y,z) y esféricas (r,,).

17) Indiqueu quants orbitals existeixen i quines són per:a) n = 2 b) n = 3, l = 2 c) n = 4, l = 2

18) Indiqueu els valors possibles dels quatre nombres quàntics per a un electró que es troba en un orbital:

a) 5p b) 3d c) 5f d) 3f

19) Donades les següents configuracions :a) [1s22s] ; b) [ 1s] ; c) [2s] ;d) [1s23s] ; e) [1s22s22p83s] ; f) [1s22s22p62d2]Indicar quines configuracions acceptables corresponen a àtoms en l’estat fonamental, quines a àtoms en estat excitat i quines configuracions son inacceptables.

20) A quin tipus d'orbital correspon la funció angular:

21) Calculeu a quina distància és màxima la probabilitat de trobar un electró en l'orbital 2px de l’àtom d'hidrogen al llarg de l'eix de les x.

22) Calculeu el valor del radi pel qual la funció de distribució radial és màxima en l'orbital 2px de l’àtom d’hidrogen

23) Per a quin valor de r és màxima la probabilitat de trobar un electró en l'orbital 3dxy de l'àtom d'hidrogen en la direcció que forma un angle de 45º amb els eixos x i y i en el pla xy.

24) Calculeu la distància per la qual la probabilitat de trobar un electró de l’àtom d’hidrogen al llarg de l'eix de les z és màxima en un orbital 3dz2 (en unitats a0).

4

25) Calculeu per a un orbital 2s de l’àtom d’hidrogen a quina distància la probabilitat de trobar un electró al llarg de l’eix de les z és màxima , i a quina distància es troba el màxim de la funció de distribució radial.

26) La part angular de la funció d’ona d’un cert orbital f és:Y1,m(,) = 5cos3 - 3cos a) Trobeu els valors dels angles per als quals la funció és màxima (o

mínima).b) Trobeu els valors dels angles per als quals existeixen plans nodals.c) Quin és el valor del nombre quàntic l , quin valor mínim tindrà el nombre quàntic n i quants valors tindrà el nombre quàntic ml d’aquest orbital?d) A partir de quin Període del Sistema Periòdic hi ha elements que contenen

electrons en aquest orbital (en el seu estat fonamental)?e) Quin és el nombre atòmic del primer element que, teòricament, té un

electró f ? Escriviu la seva configuració electrònica.

27) Determina a quines direccions apunten els lòbuls d'un orbital 3dx2-y2. Quin és el signe d'aquests lòbuls? On es troben els plans nodals?

28) Amb l'ajut de la taula periòdica, Escriviu les estructures electròniques en els orbitals de l’últim subnivell ocupat dels àtoms i ions següents:

a) Si b) S2- c) Co d) Ba

29) Si els nombres quàntics dels orbitals atòmics només fosin nombres enters i positius (incloent el zero) i es mantinguessin totes les altres relacions conegudes:a) Quants orbitals p, d i f existirien?b) Quina seria la configuració del gas noble del 3er període i la del halogen

del 4rt període?c) Quants elements de transició i quants lantànids existirien en cada sèrie?d) Quants grups en total existirien en la Taula Periòdica?e) Escriviu la configuració de l’element Z = 19 en aquest sistema.

30) Suposant que en els àtoms polielectrònics l’energia dels orbitals sempre varia segons l’ordre:

ns < np <nd < nf ...< (n+1)s < ....., indiqueu :a) Dels 110 elements coneguts quants serien alcalins-terris i quants gasos

nobles?b) Quins serien els seus nombres atòmics?c) Quants períodes i quants grups tindria el Sistema Periòdic?d) Quants elements de transició existirien?e) Escriviu la configuració electrònica del element Z = 19 en aquest sistema.

31) Escriviu la configuració electrònica dels àtoms i ions següents:a) Criptò b) Gali c) Ió zinc (Zn2+) d) Ió bromur (Br-) e) Sodi.

32) Per l'element 53 del sistema periòdic indiqueu:a) Període, grup i bloc electrònic al qual pertanyb) Càrrega elèctrica del seu ió més estable

33) Sense mirar la taula periòdica doneu la configuració electrònica dels següents elements tot indicant el nombre d'electrons desaparellats:a) El setè de la primera sèrie de transiciób) El quart gas noblec) L'ió més estable de l'element 38d) L'element dels grups principals amb el orbital 4p mig ple

5

34) Compareu i ordeneu els radis iònics de les següents espècies : Na+, Mg2+, Al3+, P5+

35) Ordeneu segons el seu caràcter metàl·lic creixent els elements 19, 12, 9 i 15 del sistema periòdic.

36) Ordeneu els següents òxids segons el seu caràcter àcid : MgO, Cl2O7, K2O, CO2, BaO

37) a) Calculeu el potencial d'ionització dels ions He+ i C5+ en el seu estat fonamental.b) Calculeu el potencial d'ionització de l'ió Li2+ en el seu segon estat excitat. Quantes funcions d'ona degenerades poden descriure'l?c) Compareu el tercer potencial d'ionització del Mn amb el tercer del Fe.

38) Raoneu, sense recórrer a la taula periòdica, quina espècie dels següents parells té el radi més gran:a) L'element 35 o l'ió més probable d'aquest elementb) L'element 18 o l'element 19c) L'element 22 o l'ió més probable d'aquest elementd) L'element 14 o el 32.

39) Ordeneu les següents espècies segons radi creixent:a) Na+, Mg2+, Cl-, Arb) Si, S, Ge, Ba, Pbc) Ti4+, Ti2+, Ti, Fe2+, Ni2+, Zn2+

d) Fe, Ru, Os, Fe2+.

40) Ordeneu de més a menys afinitat electrònica: Al, Cl, P, Si, S.

41) a) Quin àtom té el potencial d'ionització més petit : Li, F, Cs, Xe.b) Quin àtom té una afinitat electrònica més petita : Cl, I, O, Na.

42) Indiqueu raonadament , quin d’aquests dos elements : S (Z=16) o Cl (Z=17) tenen el valor més gran de cadascuna de les següents propietats :a) Radi atòmicb) Primer potencial d’ionitzacióc) Segon Potencial d’ionitzaciód) Primera Afinitat electrònicae) Segona Afinitat electrònica

43) L'entalpia de formació del H2O(g) és -242,21 kJ/mol.a) Mitjançant aquest valor i les següents dades, Calculeu l'energia de l’enllaç O-H. 1/2 O2(g) O(g) H0298 = 249,24 kJ/mol 1/2 H2(g) H(g) H0298 = 218,20 kJ/mol

b) Calculeu l'energia de l’enllaç O-O en el H2O2 sabent que H0f (H2O2) = -133,13 kJ/mol.

44) Per calcular l'energia de l’enllaç P-H en el PH3(g), s'ha de conèixer l'entalpia d’atomització del PH3(g): PH3(g) P(g) + 3H(g)

Calculeu-la a partir de les següents entalpies de formació:P(s) P(g) H0s = 314,5 kJ mol-1H2(g) 2H(g) H0D = 435,9 kJ mol-1P(s) + 3/2 H2(g) PH3(g) H0f = -9,25 kJ mol-1

Doneu el valor de l'energia d’enllaç P-H.

6

45) Fent servir les energies mitjanes d’enllaç, estimeu H0 de les següents reaccions en fase gasosa:

a) C2H2(g) + 2H2(g) C2H6(g)b) N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Energies mitjanes d’enllaç , en kJ mol-1 :C-H : 415 C-C : 344 CC : 812NN : 946 N-H : 391 H-H : 436

Compareu els resultats trobats amb els obtinguts a partir de dades termodinàmiques :H0f(C2H6) = -84,64 kJ mol-1H0f(C2H2) = 226,73 kJ mol-1H0f(NH3) = -46,11 kJ mol-1

46) Estimeu les longituds d’enllaç en el CH3OH i el HCN fent servir les següents dades:Radis d’enllaç () H C N OSenzill 0,30 0,77 0,70 0,66Doble 0,67 0,60 0,56Triple 0,60 0,55

47) Dibuixeu algunes estructures de Lewis de les següents espècies químiques:SO42- S2O32- ClO4- CO32-

PF6- ClO- IO3- XeF4XeOF4 PO43- SOCl2 MnO4-

NO2 HgCl2 N2O4 SO32-

SnI62- As(CH3)3 NO2- TeO42-

48) Dibuixeu l'estructura de Lewis i determineu la geometria de les espècies químiques següents:BeCl2(g) PF5 SiH4 PH4+

SbCl5 SbCl6- BrF5 BF4-

PCl4- SnCl2 PCl4+ H2SSiCl4 XeO4 SnCl4 BCl3 SF2IF2- SeCl4 SO3 CH3+ AsH3ClF3 XeO3 ICl3 IF5 OF2ICl2- IF4- CCl4 ClO2- NO3-

I3- NF3 AlCl63- SCl2 POCl3

49) Escriviu les estructures de Lewis de les següents molècules tot indicant les formes ressonants més importants:TiCl4 BF3 Cl2CO COCO2 CCl4 CO32- ClSO3-

C2O42- C2H4 SiF62- S2Cl2H2O2 SCl2 HPO42- S8ICl2- BCl3 N2O NO3-

H3BO3 Al(OH)4- NO ClO4-

BrO3- H2Te HSnCl3 AsCl3IO2- SF4 Sb2Cl4 Cl2OFSO3- C2H2 H2SO4 HNO3HIO HBr H2O HNO2

50) Utilitzant les regles de la VSEPR, doneu la geometria de les següents espècies químiques. Comenta les distàncies i els angles d’enllaç.ZnI2 XeOF4 H3O+ PO43-

7

ClF3 SOCl2 XeF2 CrO42-

XeF4 NO2

51) Utilitzant les regles de la VSEPR doneu la geometria de les següents espècies químiques. Comenta les distàncies i els angles d’enllaç.SeCl4 IO3- BeF42- SO2Cl2ClO4- POCl3 CO32- SbF4-

ClO2- AsF2+

52) Escriviu l'estructura de Lewis i doneu la geometria a l'espai (angles al voltant dels àtoms de C, O i N) de les següents molècules :a) Metilamina (CH3NH2) b) Dimetil eter (CH3OCH3)c) Acetona (CH3COCH3) d) Etanol (C2H5OH)e) Àcid acètic (CH3COOH) f) Naftalè (C10H8)g) Acetat (CH3COO-)

53) Per a cada una de les següents molècules : CH3Cl, NH3,CH2O, cis i trans ClHC=CHCl,doneu : a) Estructura de Lewis b) La geometria segons la teoria VSEPR.c) Els elements de simetria.

54) Quines de les següents molècules tenen moment dipolar permanent?I2 ICl CHCl3 CH2Cl2PCl3 BF3 SeF4 NCl3POCl3 BeCl2 SCl2

55) Donades les següents molècules i las seves geometries Indiqueu el Grup Principal de la Taula Periòdica al qual pertany l’element X.Quines molècules tenen moment dipolar? :

a) XH3 : triangular plana ; b) XH3 : piramidalc) [XH3]- : piramidal ; d) [XH4]- : tetraèdricae) [XH4]2- : tetraèdrica ; f) XH2 : linealg) XH2 : angular

56) Per a la molècula següent, ordeneu per ordre les distancies a,b, c i els angles

, ,

57) Escriviu la funció d’enllaç de valència, incloent les estructures iòniques, per a una molècula diatòmica heteronuclear A - B. En què es diferencia aquesta funció de la d'una molècula homonuclear?Comenteu-ho breument i explícitament.

58) a) Expliqueu la hibridació dels àtoms de Be i B que justifiqui el caràcter apolar de les

molècules BeI2 i BCl3 b) Compareu el comportament de les molècules BCl3 i NCl3 en relació a les diferències

estructurals. c) Expliqueu la relació que hi ha entre els enllaços de les molècules BF3,

8

F2CO i FNO2 . Creieu que un futur es podrà trobar la molècula O4 amb un enllaç pla

trigonal?

59) Quina de les següents espècies possibles a la ionosfera de la Terra seria la més estable (enllaç més fort) i quina seria la menys estable?OF+ NO+ PS+ SCl+

60) Escriviu la distribució electrònica, segons la T.O.M. de les següents molècules:

Be2 NO S2 Br2CO FCl CN-

61) Ordeneu les següents espècies químiques segons la força de l’enllaç i segons la distància d’enllaç:NO2+ NO+ NO NO-

62) Dels següents parells de molècules digueu per cada parell quina tindrà energia de dissociació més petita:a) Li2 ó Li2+ b) C2 ó C2+ c) F2 ó F2+ d) NO ó NO- e) BN ó BO

63) Escriviu les configuracions electròniques de l’estat fonamental de les següents molècules:Mg2 F2 MgH i HCl.Quines d'aquestes molècules se ha d'esperar que siguin estables?

64) Escriviu les configuracions electròniques de les espècies químiques:O2+ , O2- , O22- , i O2.Anomeneu, justifiqueu una ordenació d'aquestes espècies respecte la distància d’enllaç i la forma d’enllaç i prediu llur comportament magnètic.Sabent que l'energia d’enllaç d'aquestes espècies és:O2+ O+ + O 623 kJ/molO2 O + O 494 "O2- O- + O 351 "O22- O2- + O 205 "Representeu gràficament l'energia de dissociació en funció de l'ordre de l’enllaç. Qué s’observa?

65) Dibuixeu els Orbitals Moleculars de la molècula Cl2. Quina és la configuració electrònica del seu estat fonamental?L'ionització del Cl2 ( Cl2 Cl2+ + e-), redueix la distancia interatòmica (199 pm 189 pm).Interpreteu els resultats. Quina és la primera configuració electrònica excitada del Cl2 ?

66) Sabent que els potencials d'ionització dels orbitals de valència del N i del O tenen els valors:

2s 2pN 25,5 eV 13,1 eVO 32,3 eV 15,9 eVDibuixeu de forma esquemàtica el diagrama de nivells energètics de l’òxid nítric, NO, indicant l'ordre d’enllaç i les propietats magnètiques. És favorable la formació de l'ió nitrosil, NO+?Comenteu-ho.

67) El moment dipolar del LiH és 1,964x10-29 Cm i la distancia interatòmica entre Li i H en aquesta molècula és 1,596 Å . Quin és el percentatge de caràcter iònic en el LiH?

68) El moment dipolar d'una molècula diatòmica és 3,2x10-30Cm i la distància

9

d’enllaç és 200 pm. Calculeu la fracció de càrrega electrònica que posseeix cada àtom i el percentatge de caràcter iònic de l’enllaç.

69) Per la molècula ClF:a) Escriviu la seva configuració electrònica segons la teoria dels Orbitals Moleculars. Indiqueu, fent servir arguments de simetria, quins orbitals atòmics del Cl i del F poden solapar

per a formar orbitals moleculars .b) Calculeu l’ordre d’enllaç i compareu-lo amb el que prediu l’estructura de Lewis.c) Quin és el comportament de la molècula en un camp magnètic?d) Com varia la distància d’enllaç i l’energia d’enllaç quan es formen els ions ClF+ i ClF- ?e) Escriviu la funció d’ona segons la teoria de l’Enllaç de València Ordeneu les possibles constants que apareixen a la funció , de més gran a més petita.f) Si el moment dipolar de la molècula val = 0,88 D, calculeu el % de caràcter iònic si la ç

distància Cl-F és de 1,72 .

70) El Hg (Z=80) pertany al Grup 12 del Sistema Periòdic.El seu ió monopositiu existeix en forma de Hg22+.a) Dibuixeu un diagrama d’energia d’orbitals moleculars d’aquest ió, suposant que els orbitals d

no participin a l’enllaç.b) Escriviu la seva configuració electrònica i el seu ordre d’enllaç. Predigueu el que passarà amb

l’enllaç Hg-Hg en el procés de reducció : Hg22+ + 2e-.c) Compareu el comportament d’aquest ió en un camp magnètic, amb el de l’espècie monòmera,

Hg+.d) Escriviu una expressió per a la funció d’ona de l’orbital molecular de menor energia.

71) L’energia potencial entre dos ions de signe oposat es pot representar per l’expressió:

E = C

rDe

r on r és la distància entre els ions i C,D i són constants.

Trobeu una expressió per E0 (Energia mínima) en funció de r0 , C i .

72) Per el parell iònic Na+ i Cl- , les energies d’atracció i repulsió EA i ER respectivament, són:

Er

eV Er

eVA R 1 436 7 32 10 6

8

, , ( r en nanometres).

a) Trobeu els valors de r pels que Etotal = 0b) Trobeu el valor de r quan Etotal sigui mínima

73) Calculeu el número d'Avogadro partint de les següents dades del NaCl:rNa+ + rCl-= 2,81 Å, = 2,165 g/cm3 , pes fórmula = 58,448 g.

74) La densitat del KCl(s) és de 1,984 g/cm3. Quines són les dimensions d'un cub que contingui un mol d'ions K+ i un mol d'ions Cl-? Calculeu el nombre d'Avogadro partint d'aquestes dades (pes fórmula KCl=

74,56 g).

10

75) El tetrahidruroborat(III) de liti (LiBH4), cristal.litza en el sistema ortorròmbic ( = = =90º). La cel·la elemental, les dimensions de la qual són a = 7,96 Å, b = 8,34 Å i c = 11,7 Å , conté quatre molècules. Calculeu la densitat del cristall.

76) Un compost orgànic que cristal.litza en el sistema ortorròmbic té dues molècules per cel.la unitat, les mides de la qual són 12,05 x 15,05 x 2,69 Å. Calculeu el pes molecular si la densitat del cristall és 1,469 g/cm3.

77) Quan el Fe cristal·litza en una cel·la cúbica centrada en el cos, la seva densitat és 7,88 gcm-3 Quina és la seva densitat quan cristal.litza en una cel.la cúbica centrada en les cares?

78) Un compost que conté K, Ni i F mostra una estructura cúbica en la que el F- ocupa el punt mig de totes les arestes , el Ni2+ els vèrtexs del cub i el K+ el centre del cub.a) Determineu la seva estequiometria.b) Quina és la densitat d'aquest sòlid?Radis iònics (Å) : K+ = 1,33 , Ni2+ = 0,69 , F- = 1,36

79) La cel.la unitària d'un determinat òxid de reni mostra una estructura cúbica en la que el Rex+ ocupa els vèrtexs del cub i els O2- ocupen el punt mig de totes les arestes.Radis iònics (Å) : Rex+ : 0,60 , O2- = 1,21.P.A.: Re = 186, O = 16a) Quina és la seva fórmula?b) Calculeu la densitatc) Quina és la càrrega x de l'ió Rex+ ?d) Escriviu la configuració electrònica del reni.e) El Re (Z=75) pertany al mateix grup del Sistema Periòdic que el Mn (Z=25) i el Tc (Z=43). Quin és aquest grup?f) En quin període es troba el reni?g) Quin és el nombre màxim d’oxidació del Re en els seus compostos?

80) Calculeu la constant de Madelung per a un cristall iònic unidimensional amb ions positius i negatius alterns, separats entre ells per una distancia a.

81) Les densitats del CsCl i del NaCl són respectivament 4,0 gcm-3 i 2,16 gcm-3. Sabent que en els dos casos hi ha contacte entre el catió i l’anió, quina és la diferència entre el radi dels ions cesi i sodi?

82) Utilitzant com a dades exclusivament els següents radis iònics, calculeu la fracció de volum desocupat en:a) CsCl b) NaCl c) LiClSuposeu que els ions són esferes rígides en contacte.Ió Li+ Na+ Cs+ Cl-Radi, Å 0,60 0,95 1,69 1,81L'estructura cristal.lina del LiCl és del tipus NaCl.

83) En unes determinades condicions de pressió i temperatura, el NaCl transforma la seva estructura cristal·lina a un tipus CsCl.a) Quant varia la fracció de volum ocupat i el nombre de coordinació del Cl- quan es produeix la transformació ?b) Quant val el primer terme de la sèrie a partir de la que es Calculeu la constant de Madelung

11

en l’estructura del CsCl ? (Radis iònics (Å) : Na+ = 0,95 ; Cl- = 1,80 )

84) La cel.la unitària de l’òxid de níquel, NiO, és cúbica amb ions Ni2+ en els vèrtexs y en els centres

de les cares, y ions O2- en els centres de totes les arestes y en el centre del cub. Calculeu :

a) la seva densitatb) l’energia reticularc) la fracció de volum ocupatd) Quin és el nombre de coordinació dels ions òxid?e) Quant val el segon terme de la sèrie amb que es Calculeu la constant de

Madelung per aquesta estructura? (Radis iònics (Å) : Ni2+ = 0,74 ; O2- = 1,40 )85) Mitjançant l’equació de Born-Landé, calculeu l'energia reticular del MgO

(d0 = 2,10 Å) . ( MgO té l'estructura del NaCl)

86) Calculeu l'afinitat electrònica del fluor a partir de les dades següents: H0 kJ/mol

Rb(s) Rb(g) 81,6Rb(g) Rb+(g)+e- 402,9 1/2F2(g) F(g) 79,11/2F2(g)+Rb(s) RbF(s) -551,4Rb+(g)+F-(g) RbF(s) -782,4

87) Calculeu l'energia reticular del fluorur de cesi a partir de les següents dades:

Cs(s) Cs(g) H0 = 78,8 kJ mol-1Cs(g) Cs+(g) + e- H0 = 382,4 kJ mol-11/2F2(g) F(g) H0 = 79,0 kJ mol-1F(g) + e- F-(g) H0 = -349,3 kJ mol-1Cs(s) +1/2F2(g) CsF(s) H0 = -530,9 kJ mol-1

88) Determineu la variació de entalpia del procés:NaH(s) + H2O(g) NaOH(s) + H2(g)Dades:NaH és un sòlid iònic i té la estructura del NaCl.Hsub(Na) : 110,2 kJ mol-11er potencial d'ionització (kJ mol-1) : H = 1311,9 Na = 495,8Radis iònics (pm) : H- = 149 Na+ = 98Afinitats electròniques (kJ mol-1) : H = 84,1 OH = 209Energies d’enllaç (kJ mol-1) : H-H = 436,0 O=O = 497,3 O-H = 466,9H0f (NaOH (s)) : - 449,2 kJmol-1

89) Calculeu: a) L'energia reticular d'un compost hipotètic MgCl, suposant que :

rMg+ = 0,82 Å, rCl- = 1,81 Å M = 1,748 i n = 8b) H0f(MgCl) , partint de les següents dades:

H0 kJ/molMg(s) Mg(g) 141,0Mg(g) Mg+(g)+e- 731,81/2Cl2(g) Cl(g) 120,9Cl(g)+ e- Cl-(g) -348,5

c) H0 per la reacció: 2MgCl(s) Mg(s) + MgCl2(s) sabent que H0f(MgCl2) = -641,8 kJ/mol.

90) Calculeu l'energia reticular del MgS a partir d’a) i de b): a) H0 kJ/mol

12

Mg(s) Mg(g) 146,0Mg(g) Mg2+(g)+2e- 2179,9 S(s) S(g) 272,0 S(g) + 2 e- S2-(g) 332,2Mg(s) + S(s) MgS(s) -347,3

b) MgS té l'estructura del NaCl ; n = 8 i la distància intermolecular és dMg-S= 2,59

91) Calculeu:a) l'energia reticular del hidrur amònic, NH4H(s), mitjançant l’equació de Kapustinskii.b) l'entalpia de formació del NH3(g).c) l'entalpia de formació del NH4H(s), mitjançant un cicle termodinàmic adequat. (Per la reacció : NH3(g) + H+(g) NH4+(g) : H0 = -895 kJ/mol )d) l'entalpia de la reacció : NH4H(s) NH3(g) + H2(g) Que es pot dir de l'estabilitat d'aquest hidrur?

Dades: Radis iònics (Å): r(NH4+) = 1,44 r(H-) = 1,48Energies d’enllaç (kJ/mol) : H - H : 436 N - H : 390 N N : 946Potencial d'ionització del H : 1312 kJ/molAfinitat electrònica del H : 84 kJ/mol

92) El tal.li presenta dos estats d’oxidació: +I i +III.a) Mitjançant l’equació de Kapustinskii, Calculeu l'energia reticular del TlF i

del TlF3, tot predint l'estabilitat relativa d'aquests compostos.b) Es produeix la reacció : TlF3 TlF + F2? Dades: F2(g) 2F(g) 154 kJ/mol F(g) + e- F-(g) -322 kJ/mol PI1 = 589,3 ; PI2 = 1971 ; PI3 = 2878 kJ/mol Radis iònics (pm): rTl3+ = 95 ; rTl+ = 164 ; rF- = 136

c) En el cas de TlBr i TlBr3, l'estabilitat relativa és comparable a la dels fluorurs?

Br2(g) 2Br(g) 490 kJ/mol Br(g) + e- Br-(g) -324,5 kJ/mol rBr- = 195 pm

93) En l’obtenció de compostos de fluor s'empra sovint un mètode de substitució. Partint de les dades que es donen tot seguit, justifique si la següent reacció és favorable per obtenir AgF(s):

AgCl(s) + KF(s) AgF(s) + KCl(s)Radis iònics (pm):F- = 136 ; Ag+ = 126 ; Cl- = 181 ; K+ = 133

94) Cierto óxido de tungsteno WxOy , tiene una estructura en que cada ión de Wz+

ocupa los vértices de un cubo y los iones O2- los centros de todas sus aristas.

a) ¿Cuál es su fórmula y cuáles son los números de coordinación de cada uno de los iones?

b) Calcular el valor de la arista de la celda y la densidad del óxido.c) Calcular la energía necesaria para efectuar el proceso : WxOy(s) xWz+(g) + yO2-(g)

13

(Sustituir los valores de x , y y z por los encontrados en el primer apartado )

d) Calcular la fracción de espacio vacíoe) Dibujar un ciclo de Born-Haber para este óxido y escribir una expresión para calcular la energía reticular del óxido según este ciclo. (Radio del ión de W = 0,68 Å . Radio del ión óxido = 1,40 Å)

95) Ordeneu segons temperatura de fusió, els següents sòlids iònics:MgO, Al2O3 , NaCl, CaO, ZrC.

96) Quines de les següents espècies són susceptibles de formar enllaços d’hidrogen:

a) C2H6 ; b) HI ; c) NaI ; d) BeH2 ; e) CH3COOH.

97) Expliqueu en termes de forces intermoleculars per què:a) el NH3 té un punt d’ebullició més gran que el CH4.b) El KCl té un punt de fusió més gran que el I2.

98) Quin membre de cada una dels següents parells de substàncies esperarieu que tingués el punt

d’ebullició més alt:a) O2 i N2 ; b) SO2 i CO2 ; d) HF i HI.

99) Quina classe de força d’atracció s’ha de vèncer en els següents processos :a) Ebullició del brom líquid. b) Sublimació del iode.c) Dissociació del Cl2 en àtoms de Cl. d) Fusió del ferro.e) Fusió del CsCl.

100) Expliqueu tots els aspectes estructurals i físics en base als seus enllaços, de les següents

substàncies:a) C6H6 ; b) CH3Cl ; c) SiC ; d) KF ; e)CuSO4·5H2O; f) Cu

14

RESULTATS1) 1,90x1018 s-1

6,3x107 cm-1

1,25x10-15 J3) a) = 1,33x108 ms-1

b) = 0,0249 nm4) = 5,44x10-7 m5) = 1877 nm6) = 2,88x10-7 m7) E = 4,58x10-19 J8) E = 12,11 eV

= 102,5 nmn = 3 n = 2 (Visible: verd)n = 2 n = 1 (Ultraviolat)n = 3 n = 1 (Ultraviolat)

9) a) =6563: Visible. Sèrie de Balmer10) a) E = 13,65 eV b) E = 3,4 eV11) = 1,84x1015 s-1 12) = 1,04x10-9 m13) Efotó = 3,98x10-19 J

Eelectró = 4,55x10-19 J14) p = 9,1x10-25 kgms-1

p = (9,1 ± 525)x10-25

15) 5,4 ± 1,06x10-28 kgms-1

16) 0,0,0 (0,-,-); 1,0,0 (1,90,0)1,1,0 (2,90,45); 0,1,0 (1,90,90)0,0,1 (1,0,-); 1,0,1 (2,45,0)1,1,1 (3;54,7;45); 0,1,1 (2,45,90)

17) a) n=2; l=0,1; ml=-1,0,1b) n=3; l=2; ml=-2,-1,0,1,2c) n=4; l=2; ml=-2,-1,0,1,2

18) a) n=5; l=1; ml =-1,0,1; ms=±1/2b) n=3; l=2; ml =-2,-1,0,1,2; ms= ±½ c) n=5; l=3; ml =-3,-2,-1,0,1,2,3; ms=±½d) Configuració no permesa

19) Fonam.:a,b; Excitat.:c,d; Inaccptable.:e,f20) Orbital py

21) 2a022) 4a023) 6a024) 6a025) 4a0 ; 5,24a0 i 0,76a026) a) = 0º;180º; 63,4º; 116,6º

b) =90º; 39,2º ; 140,8ºc) l=3 ; n=4 ; 7 valors de mld) 6e) Z = 57

27) =90 ; =0, 90, 180, 27028) a) 3p2 b) 3p6 c) 4s2 d) 6s2

29) a) 2,3,4b) [GN]3s23p4 ; [GN]3d84s24p6

c) 6, 8 d) 12 e) [GN]3d34s2

30) a) 4 Alcalins-terris i 5 Gasos Noblesb) 4,12,30 i 62; 2,10,28,60 i 110c) 5 Períodes i 50 Grups d) No existirien.e) 1s22s22p63s23p63d1

31) a) [Ar]3d104s24p6

b) [Ar]3d104s24p1

c) [Ar]3d10

15

d) [Ar]3d104s24p6

e) [Ne]3s1

32) a) període: 5; Grup 17; Halògens b) -133) Electrons desaparellats:

a) 3 b) 0 c) 0 d) 334) P5+<Al3+<Mg2+<Na+

35) 9<15<12<1936) Cl2O7>CO2>MgO> BaO>K2O37) a) 54,4 , 489,6 eV

b) 13,6 , deg.:9c) Mn > Fe

38) a) Ió b) 19c) Element d) 32

39) a)Mg2+<Na+<Ar<Cl-b) S<Si<Ge<Pb<Bac) Ti4+<Zn2+<Ni2+<Fe2+Ti2+<Tid) Fe2+<Fe<RuOs

40) Cl>S>Si>P>Al41) a)Cs : [Xe]6s1

b)Na: [Ne]3s1

42) a) S b) Cl c) S d) Cle) S

43) a) 464,0 kJmol-1b) 140,2 kJmol-1

44) 325,9 kJmol-145) a) -320 kJmol-1 (H0f : -311,4)

b) -46 kJmol-1 (H0f : -46,11)46) CH:1,07; CO:1.43; OH:0,96

CH:1,07; CN:1,15 54) No tenen: I2,BF3,BeCl255) Grups: 13,15,14,13,12,12,16

Moment dipolar: b), c) i g)56) c <b <a ; < <58) a) sp,sp2

b) BCl3: sp2 ; NCl3: sp3

c) sp2, sp2, sp2. No59) Ordre d'enllaç:2,3,3,260) Ordre d’enllaç:

0; 2,5; 2; 1; 3; 1; 361) Força :NO+>NO2+=NO>NO-

62) Li2+;C2+;F2;NO-;BN63) Estables : F2, MgH, HCl64) Oxigenil; Dioxígen;

Superòxid; PeròxidO2+<O2<O2-<O22-

Superòxid:diamagnètic66) NO: 2,5 ; paramagnèt.

NO+: 3 ; diamagnèt.67) 77%68) 0,1qel. ; 10%69) a)(1)2(2)2(1xy)4(3)2(2xy)4

b)Ordre d’enllaç = 1c)Repulsió (diamagnetisme)d)ClF+: O.E= 1,5 ; ClF- : O.E=0,5e) k1[Cl(1) F(2)+ Cl(2) F(1)]+k2Cl(1) Cl(2)+k3F(1)F(2)k1>k3>k2f) 10%

70) a) Molècula A2b) (1)2. O.E. =1.

16

Hg22+ +2e- = 2Hgc) Diamagnètic/ Paramagnèticd)1/2[s(Hg1) + s(Hg2)]

71) E0= -C/r0(1 - /r0)72) a) r1= ; r2= 0,175 nm

b) r = 0,236 nm74) 3,35 cm75) 0,186 g/cm3

76) PM = 216 gmol-177) 8,58 g/cm3

78) KNiF3 , d = 3,73 g/cm3

79) a)ReO3 ; b)8,19 g/cm3; c) +6d)[Xe]4f145d56s2

e)7; f) 6; g) 780) 2ln281) rCs+ - rNa+ = 0,7682) a) 31,7% b) 32,4% c) 23,3%83) a) 0,670,87 ; n: 68

b) 884) a)=6,33 g/cm3

b)U0=4041 kJ/molc)0,68 d) n = 6e) -12/2

85) -3960 kJmol-186) AE = 332,6 kJmol-187) -721,8 kJmol-188) -121,3 kJmol-189) a) -790 kJmol-1

b) -164,8 kJmol-1c) -312,1 kJmol-1

90) a) -3277 kJmol-1b) -3279 kJ/mol

91) a) -733,6; b) -43c) -7,6 , d)Es descomposa

92) U(TlF) = -708 kJmol-1U(TlF3)= -5503 "TlF3 és més estable que TlF.TlBr és més estable que TlBr3.

93) H0reac.= -4,3 kJ/mol94) a) WO3 ; n(W6+) = 6 ; n(O2-) =2

b) a = 4,16 Å; =5,35 gcm-3

c) 24700 kJ/mol ; d) 0,595) NaCl<CaO<MgO<Al2O3<ZrC96) HI ; CH3COOH97) a) NH3 es polar, CH4 no

b) KCl: iónico; I2: covalente apolar98) a) O2 ; b) SO2 ; c) HF

17