EXAMEN DE RECUPERACIÓN PRIMERA EVALUACIÓN RESUELTO

Os adjunto el examen de recuperación de la primera evaluación resuelto
1)     Escribir las configuraciones electrónicas de los átomos e iones siguientes:
a) Cl y Cl-
b) Fe y Fe3+
c) Ga y Ga3+
Indicar, para cada par, el átomo o ion de mayor tamaño. Justificar brevemente las respuestas.
Datos: Números atómicos: Cl = 17; Fe = 26 y Ga = 31. (2 puntos)

SOLUCIÓN
a) Cl (Z=17): 1s22s22p63s23p5
    Cl- (17+1 = 18 electrones): 1s22s22p63s23p6
Como el ion Cl- tiene un electrón más en la última capa, por repulsión con los otros electrones, poseerá mayor volumen que el átomo de cloro.
b) Fe (Z = 26): 1s22s22p63s23p64s23d6
    Fe3+ (26-3 = 23 electrones): 1s22s22p63s23p63d5
El átomo de hierro pierde tres electrones, concretamente los dos 4s y uno 4d para convertirse en el ion Fe3+.
La salida de los electrones se produce de esta manera porque, ahora, al no estar los orbitales 4s y 3d vacíos, el orden energético cambia y, en estas circunstancias, los 4s poseen más energía.
Evidentemente, el tamaño menor corresponderá a Fe3+, pues la salida de los electrones le ha supuesto, además, la pérdida de la última capa.
c) Ga (Z = 31): 1s22s22p63s23p64s23d104p1
    Ga3+ (31-3 = 28 electrones): 1s22s22p63s23p63d10
Por razones idénticas a la anterior, el tamaño menor corresponderá al Ga3+.

2)     Entre las siguientes sustancias: Na, Br2, KCl y H2O, seleccionar razonadamente la más representativa de :
            a) Sustancia unida por fuerzas de Van der Waals.
            b) Sustancia de alta conductividad eléctrica y elevado punto de fusión.
            c) Sustancia no conductora, que se transforma en conductora al fundir.
            d) Sustancia con enlaces intermoleculares tipo puente de hidrógeno.
Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.
SOLUCIÓN
a) La sustancia cuyas moléculas están unidas por fuerzas de Van der Waals es el Br2 puesto que sus moléculas son covalentes apolares y el único tipo de fuerzas posible entre ellas es el indicado.
b) Ninguna de las sustancias anteriores responde a las dos características indicadas, pues, aunque el Na es un sólido metálico y, por tanto, muestra una elevada conductividad eléctrica, su punto de fusión (97,5ºC) es relativamente bajo, debido a que el volumen de los Na+ de la red es de cierta consideración y la nube electrónica que los mantiene unidos es poco densa (cada átomo de sodio aporta un solo electrón - el de su última capa - a la nube).
c) El KCl (cloruro de potasio) es un sólido iónico constituido por iones K+ y Cl- dispuestos en una red cristalina. Puesto que para que una sustancia sea conductora, además de existir cargas eléctricas, éstas han de ser móviles se comprende que el KCl sea un mal conductor. Sin embargo, al fundir, como los iones salen de sus posiciones fijas en la red y pueden moverse, se convertirá en conductor.
d) En la molécula de agua, el par de electrones del enlace O-H está muy atraído por el O, muy electronegativo. El protón (núcleo de H) queda así descubierto de carga negativa, constituyendo un polo positivo muy intenso y permitiendo al oxígeno de una molécula contigua acercarse mucho. De este modo, se forman fuertes uniones entre las moléculas de agua, que constituyen el enlace de hidrógeno.

3)     Describir la geometría de las moléculas que forman los compuestos moleculares: OF2, NF3 y SiF4. ¿Son polares o apolares? (2 puntos)
SOLUCIÓN
OF2

Configuración electrónica
A
N
O: 1s22s22p4
6
8
F: 1s22s22p5
7
8

Número total de electrones disponibles: A = 6+2 · 7 = 20 electrones.
Total de electrones que caben en la capa de valencia: N = 8 + 2 · 8 = 24 electrones.
S = 24 - 20 = 4 electrones compartidos = 2 enlaces
P = 20 - 4 = 16 electrones sin compartir = 8 pares sin compartir
GEOMETRÍA: De acuerdo con la TRPECV, hay 4 pares de electrones (dos de ellos sin compartir) en torno al oxígeno, que se dirigen hacia los vértices de un tetraedro para minimizar las repulsiones. Como hay dos pares de electrones sin compartir, la geometría resultante será ANGULAR.
De acuerdo con la Teoría de Hibridación, el O presenta hibridación sp3 formando 4 orbitales híbridos iguales dirigidos hacia los vértices de un tetraedro. Dos de ellos, están ocupados por pares de electrones sin compartir.
Con los otros dos, forma sendos enlaces σ con los orbitales 2pz de los dos flúor, en cada uno de los cuales hay un electrón desapareado. Como consecuencia de esto, la geometría resultante será ANGULAR.
Tal y como muestra la figura, es de esperar que esta molécula sea POLAR ya que la suma vectorial de los momentos dipolares de sus dos enlaces da un momento dipolar total distinto de cero.


NF3

Configuración electrónica
A
N
N: 1s22s22p3
5
8
F: 1s22s22p5
7
8

Número total de electrones disponibles: A = 5+3 · 7 = 26 electrones.
Total de electrones que caben en la capa de valencia: N = 8 · 4 = 32 electrones.
S = 32 - 26 = 6 electrones compartidos = 3 enlaces
P = 26 - 6 = 20 electrones sin compartir = 10 pares sin compartir
GEOMETRÍA: De acuerdo con la TRPECV, hay cuatro pares de electrones en torno al nitrógeno, dirigidos hacia los vértices de un tetraedro para minimizar las repulsiones electrónicas. Como uno de ellos es un par sin compartir, la geometría es una PIRÁMIDE TRIANGULAR.
Según la Teoría de Hibridación, el N presenta hibridación sp3 con cuatro orbitales híbridos iguales dirigidos hacia los vértices de un tetraedro: uno de ellos está ocupado por un par de electrones sin compartir y los otros tres forman enlaces σ con los orbitales 2pz de los flúor que tienen electrones desapareados. Como consecuencia,  la geometría que presenta la molécula es
PIRÁMIDE TRIANGULAR.
La molécula, tal y como muestra la figura, es POLAR ya que tiene un momento dipolar total distinto de cero.


SiF4

Configuración electrónica
A
N
Si: 1s22s22p63s23p2
4
8
F: 1s22s22p5
7
8

Número total de electrones disponibles: A = 4+7 · 4 = 32 electrones.
Total de electrones que caben en la capa de valencia: N = 8 · 5 = 40 electrones.
S = 40 - 32 = 8 electrones compartidos = 4 enlaces
P = 32 - 8 = 24 electrones sin compartir = 12 pares sin compartir
GEOMETRÍA: De acuerdo con la TRPECV, hay cuatro pares de electrones compartidos en torno al Si que, para minimizar las repulsiones electrónicas, se deben colocar dirigidos hacia los vértices de un tetraedro. Por tanto, la geometría es TETRAÉDRICA.
De acuerdo con la Teoría de Hibridación, el Si presenta hibridación sp3 con 4 orbitales híbridos iguales, cada uno de los cuales se dirige hacia un vértice del tetraedro formando un enlace σ con los orbitales 2pz de los flúor que tienen electrones desapareados. Como consecuencia,  la geometría que presenta la molécula es TETRAÉDRICA.
A pesar de que los enlaces Si-F son polares, la molécula es APOLAR porque la suma vectorial de los cuatro momentos dipolares es nula.




4)      Un láser emite luz cuya longitud de onda es 780 nm.
a) ¿Cuál es la frecuencia de esa radiación? (1 punto)
b) ¿Qué energía tiene un fotón de esa longitud de onda? (1 punto).
Datos: velocidad de la luz, c = 3 · 108 m/s;                                                           constante de Planck , h = 6,63 · 10-34 J · s 
SOLUCIÓN
a)
 λ = c · T = c/ν;  ν = c/λ

ν = 3 · 108 / 780 ·10-9= 3,85 · 1014 s-1

 b) E = h · ν
E = 6,63 · 10-34 · J · s · 3,85 · 1014 s-1 = 2,55 · 10-19 J                                                                     
    5) Calcula la afinidad electrónica del flúor a partir de los siguientes datos:
            Energía de sublimación del rubidio (Rb): 78 kJ/mol
            Energía de disociación del flúor (F2): 160 kJ/mol
            Energía de ionización del rubidio: 402 kJ/mol
            Entalpía de formación del fluoruro de rubidio (RbF): - 552 kJ/mol
            Energía reticular del fluoruro de rubidio: - 760 kJ/mol
(2 puntos)


ΔHf° = ES + 1/2  Ed + EI + AE + U
ΔHf°- ES - 1/2 Ed - EI - U = AE
- 552 - 78 - 1/2 · 160 - 402- (- 760) = AE
AE = - 352 kJ/mol.

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