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martes, 7 de junio de 2011

Química. Problemas de configuración electrónica

1. Explica el significado de cada uno de los tres nº cuánticos que caracterizan un orbital y di 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).
2. Indica el máximo número de electrones de un átomo que pueden tener los siguientes números
cuánticos, asigna los restantes y especifica los orbitales en los que pueden encontrarse los electrones.
a) n = 2; s = +½. b) n = 3; l = 2. c) n = 4; l = 3; m = −2.
3. a) ¿Qué caracteriza, desde el punto de vista de la configuración electrónica, a un metal de
transición? b) Indica la configuración electrónica del ion hierro (II) y justifica la existencia de ese estado de oxidación. c) ¿Por qué existen siete clases de orbitales f ?
4. Contesta razonadamente a las siguientes cuestiones:
a) ¿Qué valores del número cuántico l son posibles para un valor de n=3?
b) ¿Cuáles son los valores de n, l y m para un orbital 4 s?
a) ¿Cómo se denominan los orbitales para los que l=2? ¿Qué número de ellos son posibles para este valor de número cuántico l?
5. ¿Cuál de las siguientes series de números cuánticos están permitidas para un electrón en un átomo?
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 consideras permitidas, ¿en qué tipo de orbital estaría situado el electrón?
6. Dos electrones se encuentran situados en el mismo orbital atómico.
a) ¿Cuál o cuáles de los números cuánticos de esos dos electrones presentan el mismo valor?
b) ¿Cuál o cuáles números cuánticos presentan diferente valor?
b) ¿Podría un tercer electrón situarse en ese orbital atómico?
7. Indica:
c) Cuál es la configuración electrónica para el estado fundamental del elemento químico boro.
b) ¿Qué números cuánticos asignarías a los electrones de la última capa del citado elemento?
c) Propón una configuración para un estado excitado del citado elemento.
8. ¿Cuál o cuáles de las siguientes configuraciones electrónicas corresponden a un estado fundamental o a un estado excitado para un átomo:
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 exclusión de Pauli?.
9. El elemento químico nitrógeno, de número atómico 7, dispone de tres electrones situados en sus orbitales 2p. De las tres posibilidades que a continuación se indican:
a) 2px 2py 1 b)2px 3 c) 2px1 2py1 2pz1 indica, razonadamente, cual es la correcta y que principios o reglas incumplen las incorrectas.
10. Las tres configuraciones electrónicas siguientes están relacionadas con el elemento de número atómico Z=8 (1s2 2s2 2 p4 ) (1s2 2s2 2p3 3s1 ) (1s2 2s2 2p3 ). Justifícalo.
11. Dadas las configuraciones electrónicas de los átomos neutros A (1s2 2s2 p6 3s1) y B (1s2 2s2 p6 6p1) indica, razonándolo, si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:
a) Se necesita energía para pasar de A a B.
b) A y B representan elementos distintos.
c) Se requiere una menor energía para arrancar un electrón de B que de A.
12. Considera las especies químicas en, F-, N3-, Na+ :
a) ¿Qué tienen en común ?
b) ¿En qué se diferencian ?
c) Ordénalas de menor a mayor tamaño.
13. Dados los elementos A (Z=13), B (Z=9) y C (Z=19)
a) Escribe sus configuraciones electrónicas.
b) Ordénalos de menor a mayor electronegatividad.
c) Razona cuál tiene mayor volumen.
14. a) Define afinidad electrónica.
b) ¿ Qué criterio se sigue para ordenar los elementos en la tabla periódica?
c) ¿ Justifica cómo varía la energía de ionización a lo largo de un periodo?
15. Define: a) Energía de ionización. b) Afinidad electrónica. c) Electronegatividad.
16. Los átomos neutros X, Y, Z, tienen las siguientes configuraciones:
X=1s22s2p1; Y=1s22s2p5; Z=1s22s2p63s2.
a) Indica el grupo y el periodo en el que se encuentran. b) Ordénalos, razonadamente, de menor a mayor electronegatividad. c) ¿Cuál es el de mayor energía de ionización?
17. Cuatro elementos que llamaremos A, B, C y D tienen, respectivamente, los números atómicos: 2, 11, 17 y 25. Indica:
a) El grupo y el periodo al que pertenecen.
b) Cuáles son metales.
c) El elemento que tiene mayor afinidad electrónica.
18. Considera los posibles tránsitos para el electrón en el átomo de hidrógeno:
1s --> 2p, 2s --> 3p, 2s --> 4p, 2p --> 3s
a) ¿Para cuál de ellos es necesario aportar energía?
b) ¿Para cuáles de ellos es necesario aportar la misma cantidad de energía?
c) ¿Para cuál o cuáles de ellos es necesario aportar la mayor cantidad de energía?
19. Compara los elementos químicos Li, K, C y F en cuanto a :
a) ¿Cuál tendrá mayor radio atómico ?
b) ¿Cuál tendrá mayor afinidad electrónica ?
c) Ordénalos según valores crecientes de su energía de ionización.
20. Escribe las configuraciones electrónicas de los elementos de nº atómico Z= 11 y Z= 35 e indica
razonadamente :
a) Si son metálicos.
b) Si tienen tendencia a ganar o a perder electrones.
c) Cómo pueden ser los valores de la energía de ionización y de la afinidad electrónica (altos o
bajos).
d) El tipo de enlace que cabe esperar .
21. Dadas las configuraciones electrónicas correspondientes a los átomos neutros que a continuación se escriben : A : 1s2 2s2 2p3 B: 1s2 2s2 2p5 , C: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 , D: 1s2 2s2 2p6 3s2 , indica razonadamente :
a) grupo y período al que pertenece cada elemento.
b) qué elemento posee la mayor energía de ionización y cual la menor.
c) qué elemento posee mayor radio atómico y cual menor.
22. Dadas las siguientes configuraciones que corresponden a átomos neutros : A: 1s2 2s2 2p3
B:1s22s22p5 C: 1s2 2s2 2p6 D: 1s2 2s2 2p6 3s1 E : 1s2 2s2 2p6 3s2
a) Ordénalas de forma que aumente gradualmente la primera energía de ionización, indicando la
configuración electrónica de cada átomo ionizado.
b) Indica el elemento cuya segunda energía de ionización es el más elevado.
c) Indica la configuración electrónica del átomo doblemente ionizado.
d) Indica razonadamente el átomo con mayor afinidad electrónica.
e) Indica el elemento más electronegativo.
f) Indica los elementos que presentan carácter metálico y ordénalos de mayor a menor.
23. Contesta razonadamente a las siguientes preguntas.
a) ¿Cual es el elemento que presenta la siguiente configuración electrónica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
b) ¿Cual es el elemento alcalino de mayor tamaño ?
c) ¿Cual es el elemento cuyo ión 2+ posee la configuración electrónica (Kr) 4d6.
24. Considera los tres elementos cloro, bromo, iodo.
a) Escribe la configuración electrónica de los tres elementos.
b) Asigna, razonadamente, cada uno de los tres valores siguientes de la energía de ionización a cada uno de los tres elementos : 10´4 ; 11´8 y 13´1 eV.
25. Para los elementos químicos A y B de números atómicos 20 y 35, respectivamente. Indica
razonadamente, para cada uno de ellos: (a) Configuración electrónica; (b) Carácter metálico o no metálico; (c) Iones más estables.
26. Indica razonadamente cuál de los siguientes elementos presenta:
a) Mayor potencial de ionización: Na ó Mg.
b) Una electronegatividad más alta: Si ó Cl.
c) Un mayor carácter metálico: K ó Ca.
27. La primera y segunda energía de ionización para el átomo de litio son respectivamente 520 y 7300 kJ/mol. Razona: (a) La gran diferencia que existe entre ambos valores de energía (b) ¿Qué elemento del sistema periódico presenta la misma configuración electrónica que el ión monoatómico del Li (c) ¿Cómo varía la energía de ionización para los elementos de un mismo grupo?
28. La configuración electrónica más externa para un determinado elemento químico es 3s2 3p5. Indica razonadamente:
a) Si se trata de un elemento metálico o no metálico.
b) Si su afinidad electrónica será elevada o poco elevada.
c) Tipo de enlace que presentará su combinación con un elemento alcalino.
29. Compara los elementos químicos Li, K, C y F en cuanto a:
a) ¿Cuál tendrá mayor radio atómico?
b) ¿Cuál mayor afinidad electrónica?
c) Ordénalos según valores crecientes de sus energías de ionización.
30. Considera la familia de los elementos alcalinos.
a) ¿Cuál es la configuración electrónica más externa común para estos elementos?
b) Teniendo en cuenta como varían periódicamente sus propiedades, justifique cual de los elementos, cesio o sodio, debe presentar mayor tamaño atómico.
c) ¿A cuál de estos elementos será más fácil arrancarle su electrón más externo? Justifica las
respuestas.
31. a) Escribe la configuración electrónica de los iones S2– y Fe2+.
b) Indica un catión y un anión que sean isoelectrónicos con S2–.
c) Justifica por qué la segunda energía de ionización del magnesio es mayor que la primera.
32. a) Dos átomos tienen las siguientes configuraciones electrónicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1. La primera energía de ionización de uno es 2080 kJ/mol y la del otro 496 kJ/mol. Asigna cada uno de estos valores a cada una de las configuraciones electrónicas y justifica la elección.
b) La segunda energía de ionización del átomo de helio ¿será mayor, menor o igual que la energía de ionización del átomo de hidrógeno? Razona la respuesta.

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