ce2_2010

EP,FT/semestre 1, 2010

1. En base a la teora de enlace de valencia (TEV), determinar para las siguientes especies (* representa al tomo central):

i) I*Cl4- ii) S*OCl4

a) N y tipo de orbitales hbridos y de orbitales a tmicos empleados por el tomo central. b) N de electrones contenidos en cada uno de los o rbitales en los distintos enlaces. c) Geometra de los pares electrnicos en torno al tomo central y la geometra molecular.

(20 puntos) 2. En base a la teora de repulsin de pares electrnicos de la capa de valencia (TRPECV), explicar las

siguientes observaciones (incluyendo dibujos de las molculas): a) Los Cl-S*-Cl en la molcula S*OCl4 son distintos de 90 y 120. b) Las molculas NO2- y O3 poseen distintos. Indique cul es mayor.

(20 puntos) 3. Para los siguientes grupos de molculas y a partir de sus conocimientos de momento dipolar y

atracciones intermoleculares, responder lo siguiente (justifique en cada caso): a) Xe*O3 y Kr*F2. Indicar si tiene momento dipolar = 0 0. b) CH4, CaO, CH3OH, H2, KBr, CH3OCH3. Ordenar de menor a mayor punto de ebullicin.

(20 puntos) 4. Se tienen dos iones diatmicos, en que los tomos pertenecen al perodo dos. La especie AB+, tiene un

orden de enlace tres, es diamagntica y presenta una fuerte interaccin de tipo s-p, mientras que la especie LM-, tiene un orden de enlace uno, es diamagntica y no presenta interaccin de tipo s-p. Utilizando TOM, determine para las especies neutras AB y LM: a) Diagrama de energa b) espn c) Orbitales HOMO y LUMO

(25 puntos) 5. Conteste las siguientes preguntas:

a) Si PS representa la presin del sistema, de acuerdo al diagrama adjunto:

i. Indique el significado de T2 ii. Indique el significado de T4 iii. Estado de agregacin en el punto (P2; T5) iv. Estado de agregacin en el punto (P1;T1) v. Estado de agregacin en el punto (P1;T3)

b) Indique el tipo de reaccin de polimerizacin asociado a cada uno de estos polmeros y seale al menos una diferencia entre los tipos de reaccin qumica.

i. ii. iii.

(15 puntos)

Elemento H He Li Be B C N O F Ne Na P Cl Ar K Ca Br Kr I Xe

Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 15 17 18 19 20 35 36 53 54

PA / [g/mol] 1,01 4,00 6,94 9,01 10,81 12,01 14,01 16,00 19,00 20,18 22,99 30,97 35,45 39,95 39,10 40,08 79,90 83,80 126,90 131,29

2,1 - 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 - 1,0 2,1 3,0 - 0,9 1,0 2,8 - 2,5 -

Compuesto CH4 CaO CH3OH H2 KBr CH3OCH3

PM / [g/mol] 16,04 56,08 32,04 2,02 119,00 46,07

QUIMICA DE MATERIALES QUI012/ 022 Certamen No 2 (Semestre 1 ao 2010) Viernes 11 de Junio

espn = [n(n+2)] [M.B.]

PAUTA CORRECCIN QUI-012/022 Certamen N 2

Viernes 11 de junio 2010

PREGUNTA 1) TOTAL 20 PUNTOS

I*Cl4-

conf. I (carga del In se asigna al I)

5s 5p 5d

(3 puntos) n n 6 OH sp3d2 5d

(3 puntos) (Est. Lewis incorrecta se descuenta 50 % del puntaje)

4 conf. Cl

3s 3p

Geometria pares electrnicos: octadrica (2 puntos) Geometria molecular: planar cuadrada (2 puntos)

S*OCl4

conf. S 3s 3p 3d

(3 puntos) pi 5 OH sp3d 3d (3 puntos)

(Est. Lewis incorrecta se descuenta 50 % del puntaje)

4 conf. Cl

3s 3p

pi conf. O 2s 2p

Geometria pares electrnicos: trigonal bipiramidal (2 puntos) Geometria molecular: trigonal bipiramidal (2 puntos)

I ClCl

Cl

Cl

SCl

ClCl

Cl O




a) S*OCl4

(Dibujo = 4 puntos)

La mayor repulsin de los pares electrnicos del enlace S=O ubicado en posicin ecuatorial distorsiona la molcula.

(Justificacin escrita = 5 puntos)

Por lo tanto

Claxial-S-Clecuatorial < 90 y

Clecuatorial-S-Clecuatorial < 120 (1 punto)

b) NO2- v/s O3

(Dibujos = 4 puntos)

Ambas molculas tiene geometra angular, sin embargo como la (O) > (N), existe menor repulsin de pares electrnicos en el NO2-.


Por lo tanto

O-N-O < O-O-O (2 puntos)

O SClCl

Cl

Cl

ON

O

OO

O




a) Xe*O3

(Dibujo con vectores = 2 puntos)

Molcula con geometra pirmide de base triangular no simtrica que presenta un par electrnico no compartidos. Momentos dipolares de PE y PS no se cancelan, por lo tanto posee un 0.


Kr*F2

(Dibujo con vectores = 2 puntos)

Molcula lineal que presenta pares electrnicos no compartidos en posiciones ecuatoriales. Momentos dipolares de PE y PS se cancelan, por lo tanto posee un = 0.


b) Ordenar de menor a mayor p. eb.

Tipos de Interacciones: - CH4 (london) - CaO (in-in) - CH3OH (enlace hidrgeno) - H2 (london) - KBr (in-in) - CH3OCH3 (dipolo-dipolo)

(1 punto/c.u.)

Para molculas con PM comparable, las fuerzas de interaccin siguen el orden:

In-in > e. H.> dipolo-dipolo > london

in-in: KBr (q:+1 y -1) < CaO (q:+2 y -2)

(1 punto) London: H2 (PM: 2) < CH4 (PM:16)

(1 punto) Por lo tanto, se tiene: H2 < CH4 < CH3OCH3 < CH3OH < KBr < CaO (2 puntos)

OXe

OO

OXe

OO

Kr

F

F

Kr

F

F



LM LM-

2s

2s

pi2px, pi2py

2p

2p

pi2px, pi2py

1s

2s

2s

2s

pi2px, pi2py

2p

2p

pi2px, pi2py

1s

2s


AB+, espn=0, fuerte interaccin s-p, tomos perodo 2, O:E.=3.

LM-, espn=0, sin interaccin s-p, tomos perodo 2, O:E.=1. Como no presenta interaccin: 17 n electrones 21

4 puntos por diagrama AB+ 5 puntos por diagrama AB

5 puntos por diagrama LM- 5 puntos por diagrama LM

HOMO: pipipipi*2px pipipipi*2py (1 punto) HOMO: pipipipi*2px pipipipi*2py (1 punto) LUMO: *2pz (1 punto) LUMO: *2pz (1 punto) espn = 1,73 [M.B.] (1 punto) espn = 1,73 [M.B.] (1 punto)

Si diagrama inicial est incorrecto, puntaje mximo para cada molcula puede ser 50%

AB+

2s

2s

2p

pi2px, pi2py

2p

pi2px, pi2py

AB

1s

1s

2s

2s

2p

pi2px, pi2py

2p

pi2px, pi2py

1s

1s




a) i. Punto de fusin (2 puntos) ii. Punto de ebullicin (2 puntos) iii. Fluido Supercrtico (2 puntos) iv. Slido (2 puntos) v. Gas (2 puntos)

b) i. Adicin (1 punto) ii. Condensacin (1 punto) iii. Adicin (1 punto)

En la reaccin de condensacin hay subproductos de reaccin. (2 puntos)

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