Problemas de Qu´ımica General Curso 2014-2015
1◦ de C. Qu´ımicas Grupo 911 Hoja 2
1. Completar la siguiente tabla.
S´ımbolo 5826Fe3+ ??C 8135Br− ? ? ? ??Si? 4823V 3416S2−
Protones ? ? ? 43 92 13 ? ? ?
Neutrones ? 8 ? 55 143 ? ? ? ?
Masa at´omica ? ? ? ? ? 27 29 ? ?
Electrones ? ? ? ? ? 10 10 ? ?
Carga neta ? 0 ? 0 0 ? ? ? ?
2. Determinar la composici´on del n´ucleo de un ani´on X−que contiene 18 electrones y cuyo n´umero m´asico es 35. ¿De qu´e elemento se trata?
3. Un elemento X est´a formado por una mezcla de dos is´otopos 210X de masa 209,64 uma y abundancia natural 72,42%, y212X de masa 211,66 uma. Calcular el peso at´omico del elemento.
Sol. 210.20 uma
4. El ne´on tiene una peso at´omico de 20,12 uma y est´a formado por tres is´otopos, de masas:
19,99; 20,99 y 21,99 uma. La abundancia natural del tercer is´otopo es del 8,83%. Calcular la abundancia de los otros dos is´otopos. Sol. 89,53 %, 1,64%
5. Cuando se analiza el espectro de masas del bromo gas (Br2) se observan tres picos que corre- sponden a especies de n´umeros m´asicos 158, 160 y 162. ¿Cu´ales son los is´otopos naturales del bromo? ¿Por qu´e?
6. Determinar las frecuencias y longitudes de onda de las dos primeras l´ıneas de las series de Lyman, Balmer, Paschen y Brackett, del espectro del ´atomo de hidr´ogeno. Teniendo en cuenta que la regi´on visible se extiende aproximadamente desde los 400 nm hasta los 700 nm, indicar en qu´e regi´on del espectro electromagn´etico aparecer´a cada una de dichas series.
Nota: RH = 3.2899·1015s−1
Sol. Lyman: 2.47·1015s−1 (121.4nm); 2.92·1015s−1(102.4 nm); Balmer: 0.45·1015s−1(656 nm);
0.62·1015s−1(485.5 nm); Paschen: 0.16·1015s−1(1873 nm); 0.23·1015s−1(1280 nm); Brackett:
0.07·1015s−1(4046 nm); 0.11·1015s−1(2622 nm)
7. Comprobar que las series de Lyman y de Balmer no se solapan. Para ello, calcular la frecuencia menor (longitud de onda m´as larga) de la serie de Lyman y la frecuencia mayor (longitud de onda m´as corta) de la de Balmer.
Sol. Lyman: ν(n2 = 2) = 2,467·1015s−1(121 nm); Balmer: ν(n2 =∞) = 8,225·1014s−1(364 nm) 8. Hallar el valor de los radios correspondientes a las dos primeras ´orbitas del electr´on en el modelo
de Bohr para el ´atomo de hidr´ogeno.
Sol. rn=1 = 5,29·10−2nm; rn=2 = 21,16·10−2nm
9. Repetir el problema anterior con los sistemas siguientes: He+, Li2+, Be3+.
Sol. rHen=1+ = 2,65·10−2nm;rn=2He+ = 10.60·10−2nm; rLin=12+ = 1,76·10−2nm; rn=2Li2+ = 7.05·10−2nm;
rBen=13+ = 1,32·10−2nm; rBen=23+ = 5.29·10−2nm;
10. Hallar la frecuencia asociada a la transici´on del electr´on desde la primera ´orbita de Bohr hasta la segunda. Comprobar que coincide con la de la primera serie de Lyman.
11. La fotodisociaci´on del agua: H2O(l) +h ν →H2(g) + 12 O2(g) se ha sugerido como fuente para la obtenci´on de hidr´ogeno. Si la energ´ıa necesaria para el proceso es de 285,8 kJ por mol de agua descompuesta, determinar la longitud de onda m´axima que podr´ıa proporcionar energ´ıa suficiente para el proceso. En principio, ¿podr´ıa pensarse en la luz solar como fuente para la fotodisociaci´on directa del agua?
Sol. λ= 419 nm (entre el azul: 480 nm y el violeta 380 nm).
12. Hallar las longitudes de onda asociadas al movimiento de un electr´on, un prot´on y una part´ıcula alfa con una energ´ıa cin´etica de 1,00 105 eV en los tres casos.
Sol. λelectron = 3,9·10−3nm; λproton= 9,1·10−5nm; λpart.α= 4,5·10−5nm
13. Las siguientes configuraciones electr´onicas corresponden a diferentes ´atomos en su estado fun- damental:
(a) 1s2 2s2 2p6 3s2 (b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
(c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2
(d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s1 (e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4
Seleccionar los que corresponden a: gas noble, elemento de transici´on, metal, no metal, alcalino, alcalinot´erreo y anf´ıgeno. Identificar cada uno de ellos e indicar su grupo y s per´ıodo en la tabla peri´odica.
14. Determinar las configuraciones electr´onicas de los elementos del tercer per´ıodo (Na a Ar).
15. Determinar las configuraciones electr´onicas de los elementos del cuarto per´ıodo (K a Kr).
16. Las primeras energ´ıas de ionizaci´on (en kJ mol−1) de los primeros veinte elementos son:
Z Elemento Primera Segunda Tercera Cuarta Quinta Sexta
1 H 1312
2 He 2373 5251
3 Li 520 7300 11815
4 Be 899 1757 14850 21005
5 B 801 2430 3660 25000 32820
6 C 1086 2350 4620 6220 38000 47261
7 N 1400 2860 4580 7500 9400 53000
8 O 1314 3390 5300 7470 11000 13000
9 F 1680 3370 6050 8400 11000 15200
10 Ne 2080 3950 6120 9370 12200 15000
11 Na 496 4560 6900 9540 13400 16600
12 Mg 738 1450 7730 10500 13600 18000
13 Al 578 1820 2750 11600 14800 18400
14 Si 786 1580 3230 4360 16000 20000
15 P 1012 1904 2910 4960 6240 21000
16 S 999 2250 3360 4660 6990 8500
17 Cl 1251 2297 3820 5160 6540 9300
18 Ar 1521 2666 3900 5770 7240 8800
19 K 419 3052 4410 5900 8000 9600
20 Ca 590 1145 4900 6500 8100 11000
Discutir la variaci´on de la energ´ıa de ionizaci´on para cada fila y columna de la tabla; explicar los distintossaltosy relacionarlos con las configuraciones obtenidas en los problemas anteriores.
17. Para cada uno de los siguientes pares de ´atomos, indicar cu´al tendr´a un tama˜no mayor: (a) Te o Br; (b) K o Ca; (c) Ca o Cs; (d) N u O; (e) O o P; (f) Al o Au; (g) Be o Na; (h) K o Br.
18. ¿Cu´ales de las siguientes especies cabe esperar que sean paramagn´eticas? (a) K+; (b) Cr3+; (c) Zn2+; (d) Cd; (e) Co3+; (f) Sn2+; (g) Br; (h) O; (i) Mg; (j) Sn; (k) N.
19. Ordenar las siguientes especies seg´un radios crecientes: Br, Li+, Se, I−.
20. ¿Hay ´atomos cuya segunda energ´ıa de ionizaci´on sea menor que la primera? ¿Por qu´e?
21. Calcular qu´e energ´ıa es necesaria para extraer todos los electrones de la capa con n = 3 de un mol de silicio gaseoso. (Usar la tabla del ejercicio 12).
22. ¿C´omo cabe esperar que sean los tama˜nos de los iones H+ y H−en comparaci´on con los tama˜nos del H y del He? ¿Por qu´e?
23. Indicar tres metales de los que se pueda pensar que muestren efecto fotoel´ectrico con luz visible.
24. Escribir las configuraciones consistentes con los siguientes datos de electrones desapareados:
Ni2+ (dos), Cu2+ (uno), Cr3+ (tres).
25. Ni el Fe2+ ni el Fe3+ tienen electrones 4s. ¿Cu´antos electrones desapareados cabe esperar que tenga cada uno de ambos iones? ¿Por qu´e?
26. La electroafinidad del Cl es de 349,0 kJ mol−1, y la energ´ıa de ionizaci´on del Na es de 495.8 kJ mol−1. ¿C´omo se explica que el cloruro s´odico sea un compuesto estable.
27. Para el elemento11950 Sn, indicar el n´umero de (a) protones en el n´ucleo; (b) neutrones en el n´ucleo;
(c) electrones 4d; (d) electrones 3s; (e) electrones 5p; (f) electrones en la capa de valencia; (g) el n´umero total de electrones; (h) repetir para el ion Sn2+.
28. Ordenar los siguientes ´atomos seg´un valores crecientes de su primera energ´ıa de ionizaci´on: Sr, Cs, S, F, As.
