tema 2 ejercicios y notas

COLECCIN EJERCICIOS QUMICA BACHILLERATO: Estructura atmica y propiedades peridicas

Departamento Fsica y Qumica I.E.S. Nicols Coprnico Prof. Ricardo Aguilar Varo

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EJERCICIOS TEMA 2

1.- Calcula la longitud de onda y la frecuencia de una radiacin cuyos cuantos tienen una energa de 310-3 erg.

Sol: 66,22.10-17m y 4,53.1023 s-1

CONCEPTOS BSICOS: Radiaciones electromagnticas

Las radiaciones electromagnticas se propagan a travs del espacio sin necesidad de medio material donde apoyarse. Campos elctricos y magnticos variables que se autogeneran dan lugar a ondas electromagnticas que se transmiten por cualquier medio y que cuando interaccionan con la materia se colapsan en forma de partculas llamadas FOTONES.

Las propiedades caractersticas de las ondas electromagnticas son: o Velocidad de transmisin de la onda (c = 300.000 km/s en el vaco) o Longitud de onda (): es la mnima distancia entre dos puntos de la onda que se

encuentran en la misma fase de vibracin. o Periodo (T): es el tiempo que debe transcurrir para que la onda avance una

distancia igual a la longitud de onda (por tanto c = / T). o Frecuencia (): inversa del periodo, es decir, nmero de longitudes de onda

avanzadas en un segundo (ciclos/segundo o Hertzio Hz). Las ondas electromagnticas (o los fotones de dicha onda) transfieren energa en forma

de paquetes llamados CUANTOS que son proporcionales a la frecuencia de la misma: E = h . donde la constante de proporcionalidad se denomina

constante de Planck (6,6252 x 1027 ergio . s)

CUESTIN IMPORTANTE: Unidades de energa

La unidad de energa en el sistema internacional es el Julio (J). El nombre es homenaje a un gran cientfico pero no dice nada ms. Es importante saber expresar esta unidad en trminos de unidades fundamentales para poder cambiar de un sistema a otro. Recuerdas alguna expresin relacionada con la energa?. La ms conocida es la referida a la energa cintica Ec = m . v2 / 2. Por tanto 1 Julio equivale a 1 kg . m2 / s2, unidad que puedes pasar a ergios (energa en sistema cegesimal, esto es, 1 ergio = 1 g . cm2 / s2).

Cuando una carga Q (culombios) se mueve entre dos puntos que se encuentran a una diferencia de potencial V (voltios) se transmite una energa elctrica igual a Q. V, de ah que 1 julio = 1 culombio . voltio. Si se utiliza la unidad de carga elemental (la carga del electrn, e) se tiene la unidad de energa utilizada a escala atmica: el electronvoltio (eV). Para pasar de eV a J slo debes cambiar la carga e por su equivalente en culombios.



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2.- Si cada tomo de un mol de tomos emite un fotn con una longitud de onda de 4,15.103A, cunta energa se pierde? Expresa la respuesta en kJ/mol.

Sol: 2,82.102 kJ/mol. 3.- La longitud de onda de un fotn de luz verde es de 5,4.10-5 cm. Calcula la energa de un mol de fotones de luz verde. Datos: h = 6,63.10-34 J.s; c = 3.108 m/s.

Sol: 2,22.102 kJ/mol 4.- El color azul del cielo resulta de la dispersin de la luz del sol por las molculas de aire. La luz azul tiene una frecuencia de 7.5 x 1014 Hz. a) Calcula la longitud de onda asociada a esta radiacin y b) la energa en julios de un fotn individual asociado con esta frecuencia.

SOL a) 400nm b) 4.96.10-19J 5.- Para ionizar el tomo de sodio se necesitan 118 Kcal/mol. Si esta energa es de procedencia luminosa, cul ser la frecuencia ms baja del haz luminoso capaz de efectuar la ionizacin?. Y la longitud de onda?. Datos: Constante de Planck, h = 6,62 10-27 erg.s c=3.108 m/s 1A=10-10m.

Sol: 2.420 A

6.- El color amarillo de la luz de sodio posee una longitud de onda de 5.890A (1A = 10-8 cm). Estudia la diferencia de energas correspondientes a la transicin electrnica que se produce expresada en eV/tomo. Datos: c = 3.108 m/s; h = 6,62 10-34 J.s; carga del electrn = 1,6 10-19 C.

Solucin: 2,11 eV 7.- Una lnea de la serie de Balmer se presenta a 434.05 nm. Entre que dos valores de n tiene lugar la transicin asociada a esta lnea?

SOL 5-2 8.- La energa de los niveles principales de un tomo tipo hidrgeno viene dada por la expresin E = - 13,64 . Z2 / n2 (eV) Calcula la longitud de onda de la radiacin emitida por el salto de un electrn desde el nivel n = 3 al n = 1 en un tomo de hidrgeno.

CONCEPTOS BSICOS: Estructura atmica-1

El modelo atmico de Bohr considera a los electrones como partculas que giran alrededor del ncleo en rbitas de radio R = A. n2 siendo A una constante que depende del tomo tratado y n un nmero entero llamado nmero cuntico principal.

La energa asociada al electrn en esa rbita viene dada por la expresin En = - B / n2, donde B es otra constante para cada tomo.

Cuando un electrn pasa de un nivel nI a otro nivel nF se absorbe o se emite la diferencia de energa E = EF EI = B [1 / n2I - 1 / n2F], expresin terica que coincide con la frmula obtenida en el estudio experimental del espectro atmico del hidrgeno por Johann Jakob BALMER (serie cuando nI nF = 2) para un valor de B = 109740 cm1 para el tomo de hidrgeno.



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9.- Los tomos de bario dan color verde a la llama debido a la transicin electrnica que da luz a 554nm. Cul es la diferencia de energa para esta transicin?

SOL 216 kJ/mol

10.- Dados los siguientes grupos de nmeros cunticos (n, l, m): (3, 2, 0); (2, 3, 0); (3, 3, 2); (3 ,0 , 0); (2, -1, 1); (4, 2, 0). Indica cules no son permitidos. 11.- Son posibles los estados representados por los siguientes nmeros cunticos?: (2 , 0 , 0 , -1/2) (3 , 1 , -1 , 1/2) (1 , 1 , 0 , 1/2) (4 , 0 , 1 1/2)

Las rayas de los espectros tienen una clara explicacin: un electrn en el subnivel 2s pasa al subnivel 1s emitiendo la diferencia de energa en forma de onda electromagntica de frecuencia (E = h). Las radiaciones de alta energa (alta frecuencia), como los rayos X, son debidas a

saltos electrnicos entre niveles de gran diferencia energtica.

CONCEPTOS BSICOS: Estructura atmica-2 (Nmeros cunticos)

Un estudio detallado de los espectros revela que las rayas que aparecen como consecuencia de la absorcin o emisin de energa debido a los saltos electrnicos, se desdoblan debido a la existencia de subniveles energticos dentro del nivel principal n. El nmero de subniveles depende del valor de n y exige la introduccin de un segundo nmero cuntico azimutal l (ele) que puede tomar valores desde 0 a n 1. El fsico Arnold SOMMERFELD asocia estos subniveles energticos a diferentes rbitas elpticas. Siguiendo una costumbre de la poca a las rbitas elpticas se le asignan letras:

s ( l = 0 CIRCULAR ), p ( l = 1 ), d ( l = 2 ) y f ( l = 3 )

Cuando se someten los tomos a campos magnticos todas las rayas de los espectros se vuelven a desdoblar en una serie de valores que dependen del valor del nmero cuntico azimutal correspondiente (efecto ZEEMAN). Este hecho seala orientaciones diferentes de las rbitas y requiere un tercer nmero cuntico magntico m cuyos valores van desde l hasta +l incluyendo el cero. As:

o para l = 0 la raya no se desdobla (m = 0) o para l = 1 la raya se desdobla en tres lneas ( m = -1, 0, +1) o para l = 2 la raya se desdobla en cinco lneas (m = -2, -1, 0, +1, +2) o para l = 3 la raya se desdobla en siete lneas (m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3)

Con campos magnticos ms intensos y con espectrgrafos ms sensibles se observa que

todas las rayas correspondientes a los nmeros m se desdoblan en dos, sealando dos estados para los electrones situados en cada valor de m. Esto implica la existencia de un cuarto nmero cuntico mS llamado spn y cuyos valores son +1/2 y 1/2.



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12.- Qu es un orbital? Explica las diferencias entre rbita en el tomo de Bohr y orbital en la Mecnica cuntica. 13.- En qu se parecen y en qu se diferencian: (a) Los orbitales 1s y 2s de un tomo. (b) Los orbitales 2px y 2py de un tomo?. 14.- En las siguientes combinaciones de nmeros cunticos, indica cules representan una solucin permitida de la ecuacin de onda y cules no. Justifica la respuesta.

n l m s

a 1 0 0 +1/2

b 2 2 1 -1/2

c 3 2 -2 -1/2

d 3 -2 0 +1/2

e 2 0 -1 +1/2

f 2 1 0 0

g 2 1 1 +1/2

Sol: a, c, y g. 15.- Para que las siguientes expresiones sean correctas en el espacio en blanco hay que situar la palabra orbital o subnivel. Indica qu palabra situaras en cada caso y en qu casos se pueden situar las dos. Justifica la respuesta.

CONCEPTOS BSICOS: MECNICA ONDULATORIA - ORBITALES

En 1924 Louis Vctor DE BROGLIE sugiri que, al igual que los fotones de la luz, los electrones, y en general todas las partculas, tienen doble naturaleza partcula - onda. La longitud de la onda asociada a cada partcula viene dada por la expresin = h / p (siendo p = m.v). Para cuerpos con masa relativamente grandes es cero y prevalece la naturaleza corpuscular.

El electrn no es una partcula que sigue una determinada rbita. Tiene naturaleza ondulatoria y su estado viene dado por la FUNCIN DE ONDA . Esta

funcin de onda debe cumplir ciertas condiciones fsicas que se traducen en ecuaciones matemticas cuyas soluciones dependen de tres parmetros que se corresponden con los nmeros cunticos n, l y m.

Cuando la onda electrn interacciona en los experimentos con nuestros sensores, se colapsa y aparece como una partcula puntual con masa m. El orbital es la zona espacial que rodea al ncleo con una alta probabilidad de que el electrn colapse en ella. Esta zona espacial se puede representar grficamente con la funcin 2.



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a) El electrn puede ocupar el _________________ 2s. b) Hay un ______________ que se llama 2p. c) El electrn puede estar en el _____________ 3p. d) En el ______________ 3d puede haber 10 electrones e) Para los mismos valores de n siempre hay tres ______________ p diferentes. f) Un _______________ dado nunca puede tener ms de dos electrones.

16.- Cuntos electrones caben en los orbitales del nivel n = 3? 17.- a) Indique cules de los siguientes grupos de nmeros cunticos son posibles para un electrn en un tomo: (4,2,0,+1/2); (3,3,2, -1/2); (2,0,1,+1/2); (3,2,-2,-1/2); (2,0,0,-1/2). b) De las combinaciones de nmeros cunticos anteriores que sean correctas, indique el orbital donde se encuentra el electrn. c) Enumere los orbitales del apartado anterior en orden creciente de energa. 18.- Escribe los valores de los cuatro nmeros cunticos para los electrones del berilio. 19.- Calcula en ergios y electrn-voltios la diferencia de energas entre las rbitas 1s y 2p del tomo de cobre, sabiendo que la longitud de onda de la radiacin emitida cundo el electrn salta entre estos niveles es 1,54 A. Datos: Constante de Planck; h = 6,6210-27 erg.s; carga del electrn = 1,610-19 C.

Sol: 8,06.10-3 eV 20.- Calcula la longitud de onda que corresponde a un 1 neutrn emitido en la fisin del uranio en una pila atmica, con una energa de 0,0500 eV. Datos: Carga del electrn = 1,60.10-19 C; masa del neutrn = 1,67.10-27 kg.

Sol: 1,28.10-10 m 21.- Calcula en ergios/tomo y en electrnvoltio/tomo la diferencia de energa entre los orbitales 1s y 2p del tomo de cobre a partir de los siguientes datos: Frecuencia de la radiacin emitida en la transicin 2p al 1s : 1,95.1012 Hz; constante de Planck, h = 6,62 10-34 J.s; carga del electrn, e= 1,6.10-19C.

Sol:1,209.10-14erg. 22.- Explica y compara los conceptos de rbita y orbital. Cuntos orbitales pueden llamarse 3px, 4s, 3d? 23.- Qu son los nmeros cunticos? Cules de los siguientes nmeros cunticos (listados en el orden n, l, ml y ms) son imposibles para un electrn en un tomo? A:(4, 2, 0, +1); B:(3, 3, -3, -1/2); C:(2, 0, +1, +1/2) y D:(4, 3, 0, +1/2).. Sol: A, B y C 24.- Coloque las siguientes series de nmeros cunticos en orden creciente de energa: a) 3, 2, -1,+1/2. b) 1,0,0,1/2 c) 2, 1, 1, -1/2. d) 3,2,1,+1/2. e) 3,1,0,+1/2. f) 2,0,0,+1/2 SOL b



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CONCEPTOS BSICOS: TOMOS MULTIELECTRNICOS - CONFIGURACIONES

Wolfgang PAULI enuncia un principio fundamental para la Qumica: en los tomos multielectrnicos los electrones van ocupando los niveles de menos energa (estado fundamental) de tal manera que no existen dos electrones con los cuatro nmeros cunticos iguales.

En principio, el orden de llenado es 1s - 2s 2p 3s 3p. Los siguientes dos electrones deberan de pasar a 3d pero la repulsin de los 8 electrones 3s y 3p hace que se llene primero el 4s antes que el 3d.

Una vez llenado los orbitales 3d se llenan los 4p. La repulsin de los 8 electrones del nivel 4 hace que los dos electrones siguientes pasen a 5s.

Por esa repulsin, en tomos multielectrnicos el orden de llenado es el representado por las flechas.

En cationes el efecto de la repulsin de los electrones 2s y p se ve compensado por el exceso de carga nuclear sin compensar, por lo que las configuraciones electrnicas de cationes se obtienen llenando horizontalmente todos los niveles.

Los electrones de un mismo subnivel se encuentran desapareados (Regla de Hund) debido a que la energa de los orbitales de un mismo subnivel es la misma, slo difieren al interaccionar con campos magnticos.

25.- Escribe la configuracin electrnica fundamental de un tomo que tiene 27 electrones. Sol: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7. 26.- Dado el elemento de Z = 19:

a) Escriba su configuracin electrnica. b) Indique a qu grupo y periodo pertenece. c) Cules son los valores posibles que pueden tomar los nmeros cunticos de su

electrn ms externo? 27.- Los principios de Hund y de Pauli regulan las configuraciones electrnicas; expresa estos principios y aplcalos al tomo de oxgeno (Z = 8) y al ion O2-. 28.- Escribe la configuracin electrnica del estado fundamental de los tomos e iones siguientes: N3-, Mg2+, Cl-, K+ y Fe. Cules de ellos son isoelectrnicos? Hay algn caso en el que existan electrones desapareados?. Sol : N3-: 1s2 2s2 2p6 es isoelectrnico con Mg2+, Cl-: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 es isoelectrnico con K+ y Fe:1s2

2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2 que tiene electrones desapareados en los orbitales 3d. 29.- Razone si las siguientes configuraciones electrnicas son posibles en un estado fundamental o en un estado excitado:

a) 1s2 2s2 2p4 3s1 b) 1s2 2s2 2p63s23p1 c) 1s2 2s2 2p6 2d103s2

1s2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d 4f5s 5p 5d 5f6s 6p 6d 6f



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30.- a) Escriba las configuraciones electrnicas del tomo e iones siguientes: Al (Z=13), Na+

(Z=11), O2- (Z=8). b) Cules son isoelectrnicos? c) Cul o cules tienen electrones desapareados? 31.- Un tomo neutro de cierto elemento tiene 17 electrones. a) escribe la configuracin electrnica del elemento en su estado fundamental. b) clasifica el elemento e identifcalo, c) determina si los tomos de dicho elemento son diamagnticos o paramagnticos (busca estos conceptos en la bibliografa). 32.- En qu grupo de la tabla peridica se encuentran los siguientes elementos? a) [Ne]3s1, b) [Ne]3s2p3, c) [Ne]3s2p6, d) [Ar]4s23d8. 33.- Cantos electrones sin aparear hay en un tomo de a) Cl, b) Fe, c) Be 34.- Escribe el smbolo del elemento de nmero atmico ms bajo, que tiene a) un subnivel d completo b) un subnivel 4s completo c) dos electrones 4p

35.- De las siguientes parejas elige el elemento de mayor radio atmico: a) Na, Cs b) Be, Ba c) N, Sb d) F, Br e) Ne, Xe 36.- El ion H- y el He tiene dos electrones 1s cada uno. Cul de las dos especies es mayor y por qu? 37.- Cul de los siguientes iones es mayor, Cu + Cu 2+ ? por qu? 38.- a) Por qu el tomo de helio tiene un radio atmico menor que el del tomo de hidrgeno? B)Por qu el radio del litio es mayor que el radio del tomo de hidrgeno? 39.- Compara los tamaos de los iones Na+, Mg2+ y Al3+

CONCEPTOS BSICOS: PROPIEDADES PERIDICAS-1

RADIOS ATMICOS; El radio atmico aumenta con el nmero de niveles n. Dentro de un mismo periodo, al aumentar Z aumenta la carga nuclear lo que provoca la contraccin de la nube electrnica y el radio disminuye.

RADIOS INICOS: Los aniones aumentan el radio con respecto al tomo neutro debido a la repulsin de la nube electrnica entre s. Los cationes disminuyen el radio de manera notable porque, adems de que pueden perder un nivel, el exceso de carga nuclear sin compensar contrae la nube electrnica.

ESPECIES ESTABLES: Las estructuras ms estables son las ms simtricas de ah que una estructura con orbitales llenos s2p6 (como la de los gases nobles) sea tan estable. Los elementos tendern a formar dicha estructura ganado electrones (ANIONES), perdiendo electrones (CATIONES) o compartiendo (ENLACE COVALENTE)



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40.- Dados los elementos cuyos nmeros atmicos son 7, 17 y 20. a) Escriba sus configuraciones electrnicas. b) Razone a qu grupo y periodo de la tabla peridica pertenecen. c) Cul ser el ion ms estable de cada uno? Justifique la respuesta.

41.- Los elementos X, Y y Z tienen nmeros atmicos 13, 20 y 35, respectivamente.

a) Escriba la configuracin electrnica de cada uno de ellos. b) Seran estables los iones X2+,Y2+ y Z2- ? Justifique las respuestas.

42,. Dadas las siguientes configuraciones electrnicas de la capa de valencia:

1) ns1 2) ns2 np4 3) ns2 np6 a) Indique el grupo al que corresponde cada una de ellas. b) Nombre dos elementos de cada uno de los grupos anteriores. c) Razone cules sern los estados de oxidacin ms estables de los elementos de esos grupos. 43.- a) Escriba las configuraciones electrnicas del cloro (Z = 17) y del potasio (Z = 19). b) Cules sern los iones ms estables a que darn lugar los tomos anteriores? c) Cul de esos iones tendr menor radio?

44.- a) Escriba las configuraciones electrnicas de los iones siguientes:

Na+(Z=11) y F-(Z = 9). b) Justifique que el ion Na+ tiene menor radio que el ion F-.

CONCEPTOS BSICOS: PROPIEDADES PERIDICAS-2

ENERGA DE IONIZACIN: Es la energa implicada en el proceso por el cual un tomo en estado fundamental y gaseoso pierde un electrn. El catin producido puede a su vez perder otro electrn y hablamos en este caso de la segunda energa de ionizacin. Todos estos procesos son endotrmicos: se trata de llevar un electrn desde el nivel n hasta el infinito.

Dentro de la tabla peridica la ENERGA DE IONIZACIN vara de la siguiente manera:

o En un mismo grupo disminuye con n (la distancia del electrn al ncleo es mayor y se trata de una energa elctrica E = k . Z e2 /r)

o En un mismo periodo aumenta con Z porque la carga nuclear es mayor (y el radio menor)

o Los tomos con estructuras electrnicas estables (s2p6) tienen una alta energa de ionizacin debido a la desestabilizacin que sufren al perder un electrn.

Las sucesivas ENERGAS DE IONIZACIN de un elemento aumentan ya que la carga nuclear sin compensar se hace mayor.

Los elementos con menor energa de ionizacin pierden electrones con facilidad y se



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c) Justifique que la energa de ionizacin del sodio es menor que la del flor. 45.- Dadas las siguientes configuraciones electrnicas pertenecientes a elementos neutros: A (1s2 2s2 2p2); B (1s2 2s2 2p5); C (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1); D (1s2 2s2 2p4). Indique razonadamente: a) El grupo y periodo al que pertenece cada elemento. b) El elemento de mayor y el de menor energa de ionizacin. c) El elemento de mayor y el de menor radio atmico. 46.- a) Defina el concepto de energa de ionizacin de un elemento. b) Justifique por qu la primera energa de ionizacin disminuye al descender en un grupo de la tabla peridica. c) Dados los elementos F, Ne y Na, ordnelos de mayor a menor energa de ionizacin. 47.- Si las configuraciones electrnicas de los elementos A, B, C, D y E son: A: 1s2 2s2 2p3 B: 1s2 2s2 2p5 C: 1s2 2s2 2p6 D: 1s2 2s2 2p6 3s1 E: 1s2 2s2 2p6 3s2 Indica razonadamente: a) de qu elementos se trata?. e) Ordnalos en funcin de la primera energa de ionizacin explicando la razn. 48.- Escribe las configuraciones electrnicas de los tomos o iones siguientes: Br Si Ag+ (Z = 47) S2- K+ Ge4+ Cul tiene mayor radio?. Y menor?. Explica las respuestas. CONCEPTOS BSICOS: PROPIEDADES PERIDICAS-3

AFINIDAD ELECTRNICA: Es la energa implicada en el proceso por el cual un tomo en estado fundamental y gaseoso gana un electrn. Este proceso debera ser siempre exotrmico pero aquellos elementos con estructura electrnica estable se desestabilizan al ganar un electrn y tienen afinidad electrnica endotrmica (grupos 2 y 18)

En VALOR ABSOLUTO la AFINIDAD ELECTRNICA se hace mayor al aumentar Z y al disminuir el radio (n). Los elementos con mayor afinidad electrnica (exotrmica) son los halgenos (grupo 17) por la estructura s2p6 que adoptan al atrapar un electrn. Dentro de ellos, el de mayor AF es el Cl y no el F debido a la mayor repulsin de los 7 electrones en el nivel 2 del F que en el nivel 3 del Cl.

ELECTRONEGATIVIDAD: Los elementos con gran energa de ionizacin y con gran afinidad electrnica (exotrmica) tienen una gran tendencia a atrapar un electrn y se llaman electronegativos. Por esa razn, cuando comparten un par de electrones con otros tomos, la nube electrnica compartida se desplaza hacia el lado del tomo ms electronegativo y el enlace covalente se hace dipolar (exceso de nube negativa del lado electronegativo y defecto en la otra zona del enlace).

La electronegatividad (EN) es la tendencia de un tomo, enlazado a otro, a atraer los electrones del enlace (no tiene sentido hablar de electronegatividad de un tomo aislado)



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Linus C. Pauling estableci una escala relativa de electronegatividad asignando el valor 4 al elemento ms electronegativo: el flor. Un orden clsico de electronegatividad es F > O > Cl , N > Br > I , S > C , H > P, As > metales

Cuando la diferencia de EN entre dos tomos enlazados es mayor de dos, el desplazamiento es tan grande que nos encontramos ante tomos ionizados dando lugar a enlaces inicos (no direccionales)

49 .- Dados los elementos A (Z=13), B (Z=9) y C (Z=19)

a) Escriba sus configuraciones electrnicas. b) Ordnelos de menor a mayor electronegatividad. c) Razone cul tiene mayor volumen.

50.- a) Defina afinidad electrnica. b) Qu criterio se sigue para ordenar los elementos en la tabla peridica? c) Justifique cmo vara la energa de ionizacin a lo largo de un periodo? 51.- a) Por qu el volumen atmico aumenta al bajar en un grupo de la tabla peridica? b) Por qu los espectros atmicos son discontinuos? c) Defina el concepto de electronegatividad. 52.- Defina: a) Energa de ionizacin. b) Afinidad electrnica. c) Electronegatividad. 53.- Los tomos neutros X, Y, Z, tienen las siguientes configuraciones:

X=1s22s2p1; Y=1s22s2p5; Z=1s22s2p63s2. a) Indique el grupo y el periodo en el que se encuentran. b) Ordnelos, razonadamente, de menor a mayor electronegatividad. c) Cul es el de mayor energa de ionizacin? 54.- Cuatro elementos que llamaremos A, B, C y D tienen, respectivamente, los nmeros atmicos: 2, 11, 17 y 25. Indique:

a) El grupo y el periodo al que pertenecen. b) Cules son metales. c) El elemento que tiene mayor afinidad electrnica.

MS EJERCICIOS SOBRE ESTRUCTURA ATOMICA

55.- Considere los posibles trnsitos para el electrn en el tomo de hidrgeno:

1s 2p 2s 3p 2s 4p 2p 3s a) Para cul de ellos es necesario aportar energa? b) Para cules de ellos es necesario aportar la misma cantidad de energa? c) Para cul o cules de ellos es necesario aportar la mayor cantidad de energa?

56.- Compara los elementos qumicos Li, K, C y F en cuanto a : a) Cual tendr mayor radio atmico ?



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b) Cual tendr mayor afinidad electrnica ? c) Ordnalos segn valores crecientes de su energa de ionizacin.

57.- Indique :

a) Cual es la configuracin electrnica para el estado fundamental del elemento qumico boro.

b) Qu n cunticos asignara a los electrones de la ltima capa del citado elemento ? c) Proponga una configuracin para un estado excitado del citado elemento.

58.- Cul o cules de las siguientes configuraciones electrnicas corresponden a un estado fundamental o a un estado excitado para un tomo: a) 1s2 2s2 b) 1s2 2s1 2p1 c) [Ne] 3s2 3p8 4s1 d) [Ar] 4s2 3d3 ? Alguna de las configuraciones anteriores contradice el principio de exclusin de Pauli?. 59.- El elemento qumico nitrgeno, de nmero atmico 7, dispone de tres electrones situados en sus rbitas 2p. De las tres posibilidades que a continuacin se indican:

a) 2 2 1p px y b)2 3px c) 2 1 1 1p p px y z indique razonadamente cual considera la correcta y que principios o reglas incumplen las que considere incorrectas. 60.- Las tres configuraciones electrnicas siguientes estn relacionadas con el elemento de nmero atmico Z=8 (1s2 2s2 2 p4 ) (1s2 2s2 2p3 3s1 ) (1s2 2s2 2p3 ). Justifquelo. 61.- Conteste razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) Qu valores del nmero cuntico l son posibles para un valor de n=3? b) Cules son lo valores de n, l y m para un orbital 4 s? b) Cmo se denominan los orbitales para los que l=2? Qu nmero de ellos son

posibles para este valor de nmero cuntico l?

62.- Cul de las siguientes series de nmeros cunticos estn permitidas para un electrn en un tomo?

n = 3 l = 1 m = -1 n = 2 l = 2 m = 0 n = 3 l = 1 m = 2 n = 4 l = 2 m = 1

Para aquellas que considere permitidas, en qu tipo de orbital estara situado el electrn? 63.- Dos electrones se encuentran situados en el mismo orbital atmico.

a) Cul o cuales de los nmeros cunticos de esos dos electrones presentan el mismo valor?

b) Cul o cuales nmeros cunticos presentan diferente valor? c) Podra un tercer electrn situarse en ese orbital atmico?



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64.- Dadas las configuraciones electrnicas de los tomos neutros A (1s2 2s2 p6 3s1) y B (1s2 2s2 p6 6p1) indica, razonndolo, si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) Se necesita energa para pasar de A a B. b) A y B representan elementos distintos.

c) Se requiere una menor energa para arrancar un electrn de B que de A. 65,. Considera las especies qumicas en, F-, N3-, Na+ :

a) Qu tienen en comn ? b) En qu se diferencian ? c) Ordnalas de menor a mayor tamao.

66.- Escribe las configuraciones electrnicas de los elementos de n atmico Z= 11 y Z= 35 e indica razonadamente :

a) Si son metlicos. b) Si tienen tendencia a ganar o a perder electrones. c) Cuales pueden ser los valores de la energa de ionizacin y de la afinidad electrnica

(altos o bajos). d) El tipo de enlace que cabe esperar .

67.- Dadas las configuraciones electrnicas correspondientes a los tomos neutros que a continuacin se escriben : A : 1s2 2s2 2p3 B: 1s2 2s2 2p5 , C: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 , D: 1s2

2s2 2p6 3s2 , indique razonadamente : a) grupo y perodo al que pertenece cada elemento.

b) qu elemento posee la mayor energa de ionizacin y cual la menor. c) qu elemento posee mayor radio atmico y cual menor. 68.- Explique el significado de cada uno de los tres n cunticos que caracterizan un orbital y diga cuales de los siguientes grupos (n, l, m) no son posibles, indicando las causas de la imposibilidad : a) (3, 2, 2) ; b) (3, 0, -1) ; c) (4, 2, 1) ; d) (1, 1, 0) ; e) (2, -1, 0). 69.- Dadas las siguientes configuraciones que corresponden a tomos neutros : A: !s2 2s2 2p3 B:1s22s22p5 C: 1s2 2s2 2p6 D: 1s2 2s2 2p6 3s1 E : 1s2 2s2 2p6 3s2

a) Ordnalas de forma que aumente gradualmente el primer potencial de ionizacin, indicando la configuracin electrnica de cada tomo ionizado.

b) Indica el elemento cuyo 2 potencial de ionizacin es el ms elevado. c) Indica la configuracin electrnica del tomo doblemente ionizado. d) Indica razonadamente el tomo con mayor afinidad electrnica. e) Indica el elemento ms electronegativo. f) Indica los elementos que presentan carcter metlico y ordnalos de mayor a

menor. 70.- Conteste razonadamente a las siguientes preguntas.



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a) Cual es el elemento que presenta la siguiente configuracin electrnica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

b) Cual es el elemento alcalino de mayor tamao ? c) Cual es el elemento cuyo in dipositivo posee la configuracin electrnica (Kr) 4d6.

71.- Considera los tres elementos cloro, bromo, iodo.

a) Escribe la configuracin electrnica de los tres elementos. b) Asigne, razonadamente, cada uno de los tres valores siguientes del potencial de

ionizacin a cada uno de los tres elementos : 104 ; 118 y 131 eV. 72.- Para los elementos qumicos A y B de nmeros atmicos 20 y 35, respectivamente. Indique razonadamente, para cada uno de ellos: (a) Configuracin electrnica; (b) Carcter metlico o no metlico; (c) Iones ms estables; (d) Frmula del compuesto formado por A y B; (e) Propiedades de dicho compuesto. 73.- Segn la posicin en el sistema peridico, indique razonadamente cul de los elementos que secitan en cada caso, es el elemento que presenta:

a) Mayor potencial de ionizacin: Na Mg. b) Una electronegatividad ms alta: Si Cl. c) Un mayor carcter metlico: K Ca.

74.- El primer y segundo potenciales de ionizacin para el tomo de litio son respectivamente 520 y 7300 kJ/mol. Razone: (a) La gran diferencia que existe entre ambos valores de energa (b) Qu elemento del sistema peridico presenta la misma configuracin electrnica que el in monoatmico del Li (c) Cmo vara el potencial de ionizacin para los elementos de un mismo grupo? 75.- La configuracin electrnica ms externa para un determinado elemento qumico es 3s2 3p5. Indique razonadamente:

a) Si se trata de un elemento metlico o no metlico. b) Si su afinidad electrnica ser elevada o poco elevada. c) Tipo de enlace que presentar su combinacin con un elemento alcalino.

76.- Dadas las siguientes configuraciones que corresponden a tomos neutros: A: 1s22s22p3 B: 1s22s22p5 C: 1s22s22p6 D: 1s22s22p63s1 E: 1s22s22p63s2

a) Ordnelas de forma que aumente gradualmente el primer potencial de ionizacin, indicando la configuracin electrnica de cada tomo ionizado.

b) Indique el elemento cuyo segundo potencial de ionizacin es el ms elevado, e indique la configuracin electrnica del tomo doblemente ionizado.

c) Indicar el elemento con mayor afinidad electrnica d) Indicar el elemento ms electronegativo e) Indicar los elementos que presentan carcter metlico, y ordenarlos de mayor a menor.



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77.- Compare los elementos qumicos Li, K, C y F en cuanto a:

a) Cul tendr mayor radio atmico? b) Cul mayor afinidad electrnica? c) Ordnelos segn valores crecientes de sus energas de ionizacin.

78.- Considere la familia de los elementos alcalinos.

a) Cul es la configuracin electrnica ms externa comn para estos elementos? b) Teniendo en cuenta como varan peridicamente sus propiedades, justifique cual de los

elementos, cesio o sodio, debe presentar mayor tamao atmico. c) A cul de estos elementos ser ms fcil arrancarle su electrn ms externo?

Justifique sus respuestas. 79.- Escribe las configuraciones electrnicas de los elementos cuyos nmeros atmicos son Z = 11 y Z = 35. Indica razonadamente:

a) si son metlicos b) si tienen tendencia a ceder o captar electrones c) cules pueden ser los valores de la energa de ionizacin y afinidad electrnica (altos o

bajos) d) el tipo de enlace que cabe esperar.

80.- Dadas las configuraciones electrnicas correspondientes a tomos de neutros, que a continuacin se escriben: A: 1s22s22p3 B: 1s22s22p5; C: 1s22s22p63s23p64s1; D: 1s22s22p63s2. indique razonadamente:

a) el grupo y el perodo al que pertenece cada elemento b) qu elemento posee mayor energa de ionizacin y cul menor c) qu elemento posee mayor radio atmico y cul menor.

81.- El primer y segundo potenciales de ionizacin para el tomo de litio son respectivamente 520 y 7300 kJ/mol. Razone: (a) La gran diferencia que existe entre ambos valores de energa (b) Qu elemento del sistema peridico presenta la misma configuracin electrnica que el in monoatmico del Li (c) Cmo vara el potencial de ionizacin para los elementos de un mismo grupo?. 82.- Segn la posicin en el sistema peridico, indique razonadamente cul de los elementos que secitan en cada caso, es el elemento que presenta:

a) Mayor potencial de ionizacin: Na Mg. b) Una electronegatividad ms alta: Si Cl. c) Un mayor carcter metlico: K Ca.

tema 2 ejercicios y notas

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