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BLOQUE 1.-Dados los elementos A (Z = 17), B (Z = 19), C (Z = 35) y D (Z = 11). Se pregunta:

a) Escribe las configuraciones electrnicas de cada uno de ellos en su estado fundamental.b) Razona que elementos se encuentran en el mismo perodo y cuales en el mismo grupo

que el elemento A.

c) Razona que elementos son ms electronegativos y cuales tienen menor energa deionizacin que el elemento A.

Solucin:

a) A (Z = 17): 1s2 2s22p6 3s23p5; B (Z = 19): 1s2 2s22p6 3s23p6 4s1;

C (Z = 35): 1s2 2s

22p

6 3s

23p

6 4s

2 3d

10 4p

5; D (Z = 11): 1s

2 2s

22p

6 3s

1.

b) El perodo al que pertenece un elemento qumico viene dado por el nmero cuntico principal,

n, de su ltimo nivel energtico, es decir, de su capa de valencia, mientras que el grupo al que pertenecese asigna en funcin del nmero de electrones s, d o p. Si la capa de valencia la constituye slo el orbital

s, el grupo al que pertenece el elemento es el 1 o el 2, segn posea el tomo 1 o 2 electrones en el orbital;

si se est completando un orbital d, el grupo al que pertenece el tomo viene dado por los electrones d

ms 2, es decir, grupo = 2 + n ed; Si el orbital que se est completando es el p, el elemento pertenece al

grupo 12 ms nmero de electrones p, es decir, grupo = 12 + n ep.

Luego, el elemento A se encuentra situado en el perodo 3, (n = 3), grupo 17 (12 + 5 e

p), y almismo perodo pertenece el elemento D (n = 3); perteneciendo a su mismo grupo el elemento C.

c) Electronegatividad es la tendencia que tienen los tomos de un elemento para atraer hacia s

los electrones del enlace que lo une a otro tomo. Esta es una propiedad peridica que aumenta cuando se

avanza en un perodo de izquierda a derecha y cuando se sube en un grupo. Luego, el elemento ms

electronegativo, por encontrarse ms a la derecha en su perodo y ms arriba en su grupo es el A, siendo

los otros elementos menos electronegativos.

Energa de ionizacin es la energa que hay que suministrar a un tomo neutro, gaseoso y en su

estado electrnico fundamental, para arrancarle su ltimo electrn y convertirlo en un catin gaseoso y en

su estado electrnico fundamental. Es tambin una propiedad peridica, que aumenta al avanzar en un

perodo de izquierda a derecha y disminuye al bajar en un grupo, por lo que, los elementos de menor

energa de ionizacin, en el orden de mayor a menor son: C > D > B.

BLOQUE 2.- Dadas las molculas: BeCl2, NH3y CH4. Se pregunta:a) Escribe sus estructuras de Lewis y deduce la geometra de sus molculas en base a la

teora de repulsin de pares de electrones o de hibridacin de orbitales.

b) Razona si alguna de ellas puede formar enlaces de hidrgeno.c) Justifica si las molculas BeCl2y NH3son polares o no polares.

Solucin:

a) En la molcula BeCl2, el tomo de berilio, despus de promocionar uno de sus electrones 2s a

uno de sus orbitales vacos 2p, se combinan linealmente para formar 2 orbitales hbridos sp, en cada uno

de los cuales se sita un electrn que es el que emplea para unirse a cada tomo de cloro; en la molcula

NH3, el tomo de nitrgeno combina linealmente los orbitales 2s y 2p para formar 4 orbitales hbridos sp3,

con un par de electrones de no enlace en uno de ellos y un electrn en cada uno de los otros tres paraunirse a los tres tomos de hidrgeno; finalmente, en la molcula CH 4, el tomo de carbono, despus de

promocionar uno de sus electrones 2s al orbital vaco 2p, se combinan linealmente para formar 4 orbitales

hbridos sp3, en cada uno de los cuales se sita un electrn que es el que emplea para unirse a cada uno de

los 4 tomos de hidrgeno. Las estructuras de Lewis de estas molculas son:

Al emplear los tomos centrales de estas molculas, BeCl2, NH3y CH4orbitales hbridos en sus enlaces

con los tomos perifricos, las molculas adoptan la geometra correspondientes a los mismos, es decir,

lineal, piramidal trigonal (tetradrica distorsionada por la presencia del par de electrones de no enlace

sobre el tomo de nitrgeno) y tetradrica regular. Sus representaciones son:

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b) El enlace de hidrgeno se produce cuando un tomo de H se une, covalentemente, a un tomode radio pequeo y muy electronegativo, como son flor, oxgeno o nitrgeno. El par de electrones del

enlace N H en la molcula de amonaco se encuentra muy desplazado hacia el tomo de nitrgeno,

apareciendo sobre ste una carga parcial negativa y sobre el tomo de hidrgeno otra parcial positiva, lo

que hace que las molculas de amonaco se orienten, unas hacia otras, de forma que el tomo con cargaparcial positiva se dirija hacia el de carga parcial negativa, formndose as el enlace de hidrgeno.

H2N

H+

NH2 H+

c) La molcula NH3 es la que, por su geometra, posee un momento bipolar resultante (suma

vectorial de los momentos dipolares de los enlaces), por lo que es una molcula polar, mientras que la

molcula BeCl2de geometra lineal, presenta momento dipolar resultante nulo y, por ello, la molcula es

apolar.

BLOQUE 3.-Si se dispone de naftaleno, C10H8, como combustible, se pregunta:a)

Calcula su entalpa estndar de combustin.

b) Calcula la energa que se desprender al quemar 100 g de naftaleno.c) Razona si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

i)

Toda reaccin qumica es espontnea.ii) Todas las reacciones endotrmicas transcurren espontneamente a altas

temperaturas.iii)

La constante de equilibrio disminuye con la presencia de un catalizador.

iv) La constante de equilibrio es independiente de la temperatura.

DATOS: Hfo(C10H8) = 58,6 kJ mol

1; Hfo(CO2) = 393,6 kJ mol

1; Hfo(H2O) = 284,7 kJ

mol1; R = 0,082 atm L mol

1 K1; Ar(C) = 12 u; Ar(H) = 1 u; Ar(O) = 16 u.

Solucin:

a) La reaccin de combustin del naftaleno ajustada es: C10H8+ 12 O2 10 CO2+ 4 H2O.

A partir de la expresin que determina la entalpa estndar de reaccin se obtiene la entalpa

estndar de combustin:

Hoc= a Hfoproductos b Hf

oreactivos= 10 HfoCO2(g) + 4 Hf

oH2O (l) HfoC10H8(l)

y sustituyendo las variables por sus valores y operando, sale para la entalpa estndar de combustin el

valor: Hoc= [10 (393,6) + 4 (284,7) (58,6)] kJ mol1= 5.016,2 kJ mol

1.

b) Al ser esta energa la desprendida en la combustin de un mol de naftaleno, cuando se queman

100 g desprender: 100 g C10H8 =

810810

810

1

2,5016

128

1

HCmol

kJ

HCg

HCmol3.918,91 kJ.

c) i.- Falsa. Si la reaccin es endotrmica, H > 0, y la variacin de entalpa es negativa, S < 0,hay un aumento del orden molecular, la variacin de energa libre, G, nunca puede ser menor que cero

sea cual sea la temperatura, pues de la expresin G = H T S, se deduce que al sumar una cantidadpositiva a otra, el resultado siempre es positivo.

ii.- Falsa. Esto slo se cumple para aquellas reacciones endotrmicas en las que su variacin de

entropa es positiva, es decir, se produce un incremento del desorden molecular. En efecto, a temperaturas

elevadas el sustraendo es superior al minuendo y la diferencia, G es negativa y, por ello, la reaccin esespontnea. Si la variacin de entropa es negativa, aumenta el orden molecular, nunca puede ser

espontnea una reaccin endotrmica, pues es el caso anterior.

iii.- Falsa. Un catalizador nicamente acta aumentando las velocidades de reaccin directa e

inversa, por lo que, no slo no altera el equilibrio qumico, sino que jams provoca una modificacin del

valor de su constante.

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iv.- Falsa. Toda reaccin qumica ha de ser endotrmica o exotrmica, por lo que una alteracin

del calor absorbido o desprendido desplaza el equilibrio, en uno u otro sentido, provocando un cambio en

el valor de la constante de equilibrio.

Resultado: a) Hoc= 5.016,2 kJ mol

1; b) Q = 3.918,91 kJ.