Variaciones Periodicas y Nomenclatura Qu mica · Escribe los simbolos de puntos de Lewis de los reactivos y productos en las siguientes reacciones, e indica cuanto de cada uno de

Serie No. 3“Variaciones Periodicas y Nomenclatura Quımica”

Eduardo Hernandez Huerta

[email protected]

24 de octubre de 2016

Problema 1. Un electron de un atomo de hidrogeno se excita desde el estado fundamental al estadon = 4. Indique (con falso o cierto) que tan ciertos son los siguientes enunciados:a. n = 4 es el primer estado excitado.b. Ionizar un electron desde n = 4 demanda mas energıa que desde el estado fundamental.c. El electron esta mas alejado del nucleo en el estado n = 4 que en el estado fundamental.d. La longitud de onda de la luz emitida cuando el electron cae del nivel n = 4 al nivel n = 1 es mayorque cuando lo hace desde n = 4 hasta n = 2.e. La longitud de onda que obsorbe el atomo al pasar del nivel n = 1 hasta n = 4 es identica a la dela luz emitida cuando pasa desde n = 4 hasta n = 1.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. b. c. d.

.

Problema 2. Para los siguientes atomos neutros. Sin consultar la tabla periodica: (a) escriba laconfiguracion electronica del estado fundamental del elemento; (b) clasifique al elemento; (c) determinesi los atomos de dicho elemento son diamagneticos o paramagneticos; (d) la carga (magnitud y signo)del ion que formarıan; (e) localize al atomo en la tabla periodica.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Elemento Configuracion Clasificacion (c) Carga de ion

31A

29B

36C

55D

1

QuımicaSerie 3. “Variaciones Periodicas y Nomenclatura Quımica”

Problema 3. Para los elementos representativos, el numero de electrones de valencia de un elementoes igual al numero del grupo al que pertenece. Demuestre que esto se cumple para los siguienteselementos: Al, Sr, K, Br, P, S, C, Ar. Para ello complete la siguiente tabla.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Elemento Configuracion Nivel de Valencia No. e− de valencia No. del Grupo

Al

Sr

Br

P

S

C

Ar

Problema 4. Agrupe las siguientes configuraciones electronicas en parejas que representen atomoscon propiedades quımicas semejantes:

(a) 1s22s22p63s2 (b) 1s22s22p3 (c) 1s22s22p63s23p64s23d104p6

(d) 1s22s2 (e) 1s22s22p6 (f) 1s22s22p63s23p3

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Pareja 1. Pareja 2. Pareja 3.

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Problema 5. (a) Un ion metalico con una carga neta de +3 tiene cinco electrones en el subnivel 3d;(b) un ion no metalico que adopta una carga neta de −2 aquiere la configuracion de [Ar]. Identifiquelos elementos quımicos que dan origen a estos iones.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. b.

.

Problema 6. Cuantos electrones no apareados estan previstos en la configuracion del estado funda-mental de cada uno de los siguientes atomos: (a) Pb; (b) Ir; (c) Y; (d) Cd.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Elemento Configuracion electronica Electrones no apareados

Pb

Ir

Y

Cd

Campus Coyoacan Pagina 2


Problema 7. Para los atomos (a) Be; (b) F; (c) Fe; (d) N; (e) He; (f) S; (g) Co; (h) Ar, escriba laconfiguracion electronica en el estado fundamental del atomo neutro y del ion que formaria. Ademasindique el orbital del cual salen los electrones o entran los electrones para formar el ion.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Elemento C. electronica del atomo neutro C. electronica del ion Orbital

Be

F

Fe

N

He

S

Co

Ar

Problema 8. Para un elemento X, el radio atomico se denota como rX. Empleando esta notacion,indicar el orden decreciente: (a) del radio atomico para los siguientes elementos: Na, Al, P, Cl, Mg; ydel (b) Radio ionico de los siguientes iones: N3−, Na+, F−, Mg2+, O2−.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(a)

(b)

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Problema 9. En cada uno de los siguientes pares indique cual especie sera menor: (a) Cl o Cl−; (b)Na o Na+; (c) O2− o S2−; (d) Mg2+ o Al3+; (e) As3− o Se2−; (f) Sn2+ o Sn4+.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. b. c.

d. e. f..

Problema 10.Para los siguientes pares, indique cual ion es mayor y por que: (a) Cu+ o Cu2+; (b)Se2− o Te2−.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(a)

(b)

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Problema 11. Acomode los siguientes elementos en orden de la primera energıa de ionizacion cre-ciente: F, K, P, Ca y Ne.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Problema 12. Dos atomos tienen la siguiente configuraciones electronicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1.La primer energıa de ionizacion de uno de ellos es 2 080 kJ/mol, y la del otro es 496 kJ/mol. Asig-ne cada uno de los valores de energıa de ionizacion a cada una de las configuraciones electronicasproporcionadas. Justifique la eleccion.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Problema 13. La primera y segunda energıa de ionizacion del K son 419 kJ/mol y 3 052 kJ/mol y lasdel Ca son 590 kJ/mol y 1 145 kJ/mol, respectivamente. Compare los valores y haga un comentariode por que la primer energıa de ionizacion del K es mayor a la del Ca, y por que la segunda energıa deionzacion es para el Ca mayor que la del K. Nota: escriba las ecuaciones que representan los procesosde ionizacion, ası como las configuraciones electronicas de las especies, ya que esto le permitira darrespuesta al problema

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Problema 14. Enumere los siguientes enlaces en orden creciente de caracter ionico: (a) cesio−fluor;(b) cloro−cloro; (c) bromo−cloro; (d) silicio−carbono. (1) corresponde al menos ionico, mientras que(4) corresponde al mas ionico.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Problema 15. ¿Cuales de los siguientes compuestos son ionicos? ¿Cuales son covalentes? (a) RbCl;(b) PF5; (c) BrF3; (d) KO2; (e) CI4.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Problema 16. Clasifique los siguientes enlaces como ionicos, covalentes polares o covalentes nopolares y justifique sus respuestas:

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Enlace Justificacion ∆χ

SiSi en el Cl3SiSiCl3

SiCl en el Cl3SiSiCl3

CaF en el CaF2

NH en el NH3

Problema 17. Escribe los simbolos de puntos de Lewis de los reactivos y productos en las siguientesreacciones, e indica cuanto de cada uno de los reactivos se deben conbinar para que la transferenciade electrones sea la optima.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(a) Sr + Se −→ SrSe

(b) Ca + H2 −→ CaH2

(c) Li + N2 −→ Li3N

(d) Al + S −→ Al2S3



Problema 18. Escribe las estructuras de Lewis para las siguientes moleculas e iones: (a) OF2; (b)N2F2; (c) Si2H6; (d) OH−; (e) CH2ClCOO−; (f) CH3NH3

+; (g) HCO2−.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Problema 19. Las siguientes estructuras de Lewis son incorrectas, explica el error con cada una yescribe la forma correcta de la estructura de Lewis ası como su formula molecular.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Problema 20. El esqueleto de la siguiente estructura es correcto, no obstante algunos de los enlacesno estan bien. (a) Identifica los enlaces incorrectos y explica que esta mal en ellos; (b) Escribe laestructura de Lewis correcta; (c) Indica la hibridacion y geometrıa para los carbonos y oxıgenos, ydibuja la estructura en una persectiva 3D.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Problema 21. Determine la carga formal de cada atomo en las siguientes moleculas. Identifique laestructura de menor energıa, es decir, la mas estable en cada par.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(a) (b)

(c) (d)

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Problema 22. Para cada uno de los siguientes compuestos: (a) Represente la estructura de Lewis;(b) Muestre la clase de orbitales que se solapan para formar cada enlace, e indica el tipo de enlaceformado (sigma σ o pi π); (c) De, la forma aproximada en una persectiva 3D, de los angulos de enlacealrededor de cada atomo a excepcion del hidrogeno.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1. (CH3)2NH

.



2. CH3CH2OH

3. CH3CHNCH3

4. CH3CCCHO

5. CH3COCH3

.



Problema 23. Muchos compuestos naturales contienen mas de un grupo funcional, Identifique losgrupos funcionales en el siguiente compuesto.

(a) La penicilina G la cual es empleado como antibiotico natural.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Grupos Funcionales

(b) La dopamina es el neurotransmisor cuya deficiencia se manifiesta en la enfermedad del Parkinson.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Grupos Funcionales

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Problema 24. Determine el estado de oxidacion para uno de los elementos que conforman los siguien-tes compuestos: (a) CaCrO4; (b) CaI2; (c) H3PO4; (d) Fe(NO3)3.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(a) CaCrO4:Ca: Cr: O:

(b) CaI2:Ca: I:

(c)H3PO4:H: P: O:

(d)Fe(NO3)3:Fe: N: O:

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Problema 25. Para los siguientes compuestos escribir el nombre y/o formula y la funcion quımica ala que corresponda.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Formula Nombre Funcion Quımica

H2Te

MnO2

FeCl3

HClO

CdSO3

HMnO4

BeF5

LiHCO3

ZnS

Mn(OH)2

Sr(HSO4)2

H2CrO4

HClO3

H2TeO3

H2Cr2O7

BeH2

K2SO4

Ni3(PO4)2

Pentaoxido de dinitrogeno

Oxido de manganeso (IV)

Hidrogenocarbonato de sodio

Dicromato de amonio

Sulfito de plomo(II)



Problema 26. Para las siguientes formulas lineoangulares, nombrar el compuesto e indicar la funcionorganica a la que pertenece.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Problema 27. Complete el siguiente diagrama con la fomula molecular y nombre del compuesto quehaga falta en el proceso de formacion del del AgBrO3.

Solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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