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UNIDAD IZTAPALAPA—DIVISION DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA PROBLEMARIO DE TALLERES DE ESTRUCTURA DE LA MATERIA DEPARTAMENTO DE QUIMICA DEPARTAMENTO DE QUIMICA (OBRA COLECTIVA) http://www.quimica.izt.uam.mx EDICION DE PRUEBA (versión electrónica sin páginas blancas) MAYO DE 2004 Casa abierta al tiempo UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA Casa abierta al tiempo Casa abierta al tiempo UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA

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UNIDAD IZTAPALAPAmdashDIVISION DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

PROBLEMARIO DE TALLERES DE

ESTRUCTURA DE LA MATERIA

DEPARTAMENTODE QUIMICA

DEPARTAMENTODE QUIMICA

(OBRA COLECTIVA)

httpwwwquimicaiztuammx

EDICION DE PRUEBA (versioacuten electroacutenica sin paacuteginas blancas)

MAYO DE 2004

Casa abierta al tiempoUNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA

Casa abierta al tiempoCasa abierta al tiempoUNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA

DIRECTORIO

Dr Tomaacutes Viveros Garciacutea (Director de la DCBI)

Dr Alberto Rojas Hernaacutendez (Jefe del Departamento de Quiacutemica)

Dr Joseacute Gilberto Coacuterdoba Herrera (Coordinador del Tronco General de Asignaturas-Quiacutemica)

(Segunda Versioacuten Mayo de 2004)

Problemario de Talleres de Estructura de la Materia (versioacuten electroacutenica) DCBIUAM-I Obra Colectiva del DEPARTAMENTODE QUIMICA

DEPARTAMENTODE QUIMICA Mayo de 2004

Iacutendice Presentacioacuten iii Prefacio iv Unidad 1 2 Unidad 2 8 Unidad 3 13 Unidad 4 18 Unidad 5 22 Unidad 6 26 Unidad 7 30 Unidad 8 33

ii

Problemario de Talleres de Estructura de la Materia (versioacuten electroacutenica) DCBIUAM-I Obra Colectiva del DEPARTAMENTODE QUIMICA

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Presentacioacuten

El nuevo Plan del Tronco General de Asignaturas (TGA) para las licenciaturas de la Divisioacuten de Ciencias Baacutesicas e Ingenieriacutea de la Unidad Iztapalapa fue aprobado por el Colegio Acadeacutemico de nuestra Universidad en su Sesioacuten 193 (acuerdo 1935) ocurrida el 19 de marzo de 1998 La filosofiacutea de los cambios en este TGA implica que no se limite la unidad de ensentildeanza-aprendizaje (uea) a la ensentildeanza y el aprendizaje de conocimientos especiacuteficos de las diferentes disciplinas sino que se incorpore la ensentildeanza y el aprendizaje de meacutetodos y el desarrollo de habilidades y actitudes dando mayor atencioacuten a los alumnos en varias uueeaa a traveacutes de la imparticioacuten de talleres en donde se explique la resolucioacuten de problemas tiacutepicos de la disciplina

El grupo asesor encargado del disentildeo de las uueeaa de Transformaciones Quiacutemicas y Estructura de la Materia fue coordinado por el Dr Arturo Rojo Domiacutenguez siendo miembros de dicho grupo asesor la Dra R Patricia Villamil Aguilar la Dra Mercedes T Oropeza Guzmaacuten la Dra Margarita Viniegra Ramiacuterez (Jefa del Departamento de Quiacutemica en ese entonces) la Dra Nancy C Martiacuten Guaregua la Dra Rubicelia Vargas Fosada el M en Q Jaime Reneacute Esquivel Hernaacutendez (Coordinador del TGA-Quiacutemica en ese entonces) el Dr Joseacute Luis Coacuterdova Frunz y el que suscribe esta presentacioacuten

Durante varias sesiones el grupo asesor propuso los programas de estudios correspondientes asiacute como las cartas descriptivas que permiten a los Profesores y Ayudantes de Profesor que imparten la uea una visioacuten maacutes clara de la conduccioacuten del proceso de ensentildeanza y aprendizaje y del nivel al que los cursos deben impartirse y evaluarse Para concluir sus trabajos el grupo asesor establecioacute un grupo de problemas que sirvieran de base para las sesiones de taller que se establece en el programa de la uea Estos problemas fueron el resultado de recopilaciones de diferentes libros de Quiacutemica General y algunas contribuciones originales

Al ser aprobado el TGA que ahora estaacute vigente el entonces Coordinador del TGA-Quiacutemica se encargoacute de ir mejorando y aumentando el nuacutemero de problemas para el trabajo en los talleres con la participacioacuten de los Profesores que han ido impartiendo la uea de Estructura de la Materia cada trimestre encargando la captura del material en un mismo formato y una redaccioacuten uniforme a diferentes ayudantes de profesor y antildeadiendo las respuestas a los problemas Despueacutes de varias iteraciones en la redaccioacuten y presentacioacuten de este material decidiacute editar esta versioacuten de prueba para beneficio de los alumnos del TGA de la Divisioacuten

Durante el antildeo 2002 el actual Coordinador del TGA-Quiacutemica (Dr Joseacute Gilberto Coacuterdoba Herrera) junto con los profesores Dr Arturo Rojo Domiacutenguez Dra Rubicelia Vargas Fosada y la Dra Margarita Viniegra Ramiacuterez asiacute como la ayudante de profesor M en Q Angeacutelica B Raya Rangel le dieron al problemario el presente formato

Debo enfatizar el hecho de que la autoriacutea de la presente obra es colectiva y se publica con el uacutenico objetivo de presentar a nuestros alumnos el material miacutenimo necesario para su estudio adaptado a nuestro sistema trimestral

Dr Alberto Rojas Hernaacutendez Jefe del Departamento de Quiacutemica

Diciembre de 2002

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Prefacio

Este problemario debe considerarse como un material de apoyo que no sustituye al libro de texto ni al profesor En cada Unidad (que proporciona el material para el trabajo en los talleres semanales) se incluyen problemas suficientes para trabajar durante las horas de taller con el ayudante y el profesor y para que los alumnos puedan ejercitar en casa y autoevaluarse Las series de problemas estaacuten ordenadas de tal manera que sirvan de guiacutea para distribuir el trabajo de los alumnos durante el trimestre considerando evaluaciones departamentales en las semanas 4 8 y 12 Las unidades 1 a 3 cubren el material correspondiente a los talleres de las semanas 1 a 3 las unidades 4 a 6 cubren el material correspondiente a las semanas 5 a 7 y finalmente las unidades 7 y 8 cubren parte del material correspondiente a las semanas 9 a 11 Ademaacutes el material estaacute ordenado por temas y al final de cada Unidad se encuentran las respuestas a algunos problemas propuestos no asiacute para las preguntas que implican escribir la definicioacuten o interpretacioacuten de resultados pues consideramos importante que el alumno sea capaz de redactar los conceptos utilizando sus propias palabras Es importante sentildealar que el incluir los resultados tiene como propoacutesito que el estudiante juzgue su trabajo y recomendamos fuertemente que no se usen para manipular los datos con el fin de obtener la respuesta deseada Agradeceremos mucho que cualquier error detectado o comentario sobre el material sea dirigido a la Coordinacioacuten del TGA-Quiacutemica para corregir o ampliar futuras versiones

Dr Alberto Rojas Hernaacutendez

Diciembre de 2002

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Tabla de Contenido

Tabla de Contenido 1 Unidad 1 2

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 2 FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO2 ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 3 DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA4 MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 5 ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 5 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 7

Unidad 2 8 TABLA PERIOacuteDICA8 CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS8 CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS9 ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA9 METALES Y NO METALES11 PROBLEMAS ADICIONALES 11 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 12

Unidad 3 13 SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 13 ENLACE IOacuteNICO13 ENLACE COVALENTE14 REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 15 EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO16 ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES16 POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 16 NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 17 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3 17

Unidad 4 18 MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 18 MOMENTOS DIPOLARES 19 HIBRIDACIOacuteN19 ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE20 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 21

Unidad 5 22 TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES22 DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL22 ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 23 FUERZAS INTERMOLECULARES 23 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 25

Unidad 6 26 VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL26 CAMBIOS DE ESTADO26 PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 27 VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 27 ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS28 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 28

Unidad 7 30 PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD30 PROPIEDADES COLIGATIVAS31 COLOIDES32 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7 32

Unidad 8 33 MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS33

PROGRAMA DE ESTUDIOS35 CARTA DESCRIPTIVA37

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Unidad 1

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 1- Explica queacute significa que la energiacutea radiante sea una radiacioacuten electromagneacutetica 2- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre la frecuencia y la longitud de onda de la energiacutea radiante iquestCuaacuteles son las unidades de la longitud de onda y frecuencia de las ondas electromagneacuteticas 3- Algunos elementos emiten luz de un color especiacutefico al arder Histoacutericamente los quiacutemicos emplearon ldquola

prueba de la flamardquo para determinar si habiacutea elementos especiacuteficos en una muestra Las longitudes de onda caracteriacutesticas de algunos elementos son

Ag 3281 nm Fe 3720 nm Au 2676 nm K 4047 nm Ba 4554 nm Mg 2852 nm Ca 4227 nm Na 5896 nm Cu 3248 nm Ni 3415 nm

a) Sin necesidad de realizar caacutelculos indica cuaacutel elemento emite la radiacioacuten de mayor energiacutea y cuaacutel la

de menor energiacutea b) Cuando arde una muestra de una sustancia desconocida emite luz de frecuencia 659x1014 s-1 iquestcuaacutel

de los elementos arriba mencionados se encuentra probablemente presente en la muestra 4- Una luz de neoacuten emite radiacioacuten con una longitud de onda de 616 nm iquestCuaacutel es la frecuencia de esta

radiacioacuten Con la ayuda de un esquema del espectro electromagneacutetico indica el color asociado a esta longitud de onda

5- La unidad de tiempo en el SI de unidades es el segundo que se define como 9 192 631 770 ciclos de la

radiacioacuten asociada a un cierto proceso de emisioacuten en el aacutetomo de cesio Calcula la longitud de onda de esta radiacioacuten e indica en queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se encuentra esta longitud de onda

6- Cierta peliacutecula fotograacutefica requiere una energiacutea de radiacioacuten miacutenima de 80 kJmol para que se produzca la

exposicioacuten iquestCuaacutel es la longitud de onda de la radiacioacuten que posee la energiacutea necesaria para exponer la peliacutecula iquestSe podriacutea utilizar esta peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- Ordena las radiaciones electromagneacuteticas siguientes en orden creciente de su longitud de onda

a) Radiacioacuten de una estacioacuten de FM de radio en el 897 del cuadrante b) La radiacioacuten de una estacioacuten de AM de radio en el 1640 del cuadrante c) Los rayos X utilizados en el diagnoacutestico meacutedico d) La luz roja de un diodo emisor de luz como el utilizado en las pantallas de la calculadoras

8- Explica brevemente en queacute consiste la teoriacutea cuaacutentica propuesta por Planck y queacute es un cuanto Menciona

dos ejemplos que ilustren el concepto de cuantizacioacuten

FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO 9- iquestQueacute son los fotones iquestQueacute importancia tuvo la explicacioacuten de Einstein del efecto fotoeleacutectrico en el

desarrollo de la interpretacioacuten de la naturaleza de la radiacioacuten electromagneacutetica como onda y partiacutecula 10- Soacutelo una fraccioacuten de la energiacutea eleacutectrica suministrada a un foco de tungsteno se convierte en luz visible El

resto de la energiacutea se manifiesta como radiacioacuten infrarroja (calor) Un foco de 75 W convierte 15 de la energiacutea suministrada en luz visible (supoacuten que la longitud de onda es de 550 nm) iquestcuaacutentos fotones emite el foco por segundo (1 W = 1 Js)

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11- La retina del ojo humano puede detectar luz cuando la energiacutea radiante que incide sobre ella es de por lo menos 40 x 10-17 J iquestCuaacutentos fotones corresponden a esta energiacutea para la luz de longitud de onda de 600 nm

12- La clorofila absorbe luz azul con λ = 460 nm y emite luz roja con λ = 660 nm Calcula el cambio de energiacutea

neto en el sistema clorofiacutelico (en kJ) cuando se absorbe un mol de fotones de 460 nm y se emite un mol de fotones de 660 nm

13- Cuando el cobre es bombardeado con electrones de alta energiacutea se emiten rayos X Calcula la energiacutea (en

joules) asociada a los fotones si la longitud de onda de los rayos X es 0154 nm 14- La energiacutea cineacutetica del electroacuten emitido en el experimento del efecto fotoeleacutectrico es

a) mayor que la energiacutea de la luz incidente b) menor que la energiacutea de la luz incidente c) Igual que la energiacutea de la luz incidente d) independiente de la energiacutea de la luz incidente

15- Al realizar un experimento de efecto fotoeleacutectrico y graficar la energiacutea cineacutetica de los electrones emitidos

como una funcioacuten de la frecuencia de la luz incidente iquestcuaacutel es la forma de la funcioacuten Si ahora en el eje x se grafica la longitud de onda iquestqueacute forma tiene la funcioacuten

16- Cuando una luz de longitud de onda de 400 nm choca con una superficie metaacutelica de calcio la energiacutea

cineacutetica de los electrones emitidos tiene un valor de 63 x10-20 J Calcula la energiacutea de unioacuten de los electrones en el calcio y la frecuencia miacutenima de la luz requerida para producir este efecto fotoeleacutectrico

17- Se ha propuesto como fuente de hidroacutegeno la fotodisociacioacuten del agua

H2O(l) + hν ⎯rarr H2(g) + frac12 O2(g)

El ∆Ho para esta reaccioacuten calculado a partir de datos termoquiacutemicos es 2858 kJ por mol de agua descompuesto Calcula la maacutexima longitud de onda (en nm) que suministrariacutea la energiacutea necesaria para que la reaccioacuten se efectuacutee iquestEs factible utilizar luz solar como fuente de energiacutea en este proceso

18- Para descomponer una moleacutecula de monoacutexido de carbono (CO) en sus elementos se requiere de una

energiacutea miacutenima de 176 aJ iquestCuaacutentos fotones y de queacute longitud de onda se necesitan para romper un mol de moleacuteculas de CO

19- La energiacutea necesaria para extraer un electroacuten del sodio es de 23 eV

a) iquestPresenta el sodio efecto fotoeleacutectrico para luz amarilla con longitud de onda de 5 890 Aring b) Calcula la longitud de onda umbral del sodio

20- Se realizoacute un experimento fotoeleacutectrico al iluminar con un laacuteser de 450 nm (luz azul) y otro de 560 nm (luz

amarilla) la superficie limpia de un metal y midiendo el nuacutemero y la energiacutea cineacutetica de los electrones liberados iquestCuaacutel luz generariacutea maacutes electrones iquestCuaacutel luz liberariacutea electrones con mayor energiacutea cineacutetica Supoacuten que en la superficie del metal se libera la misma cantidad de energiacutea con cada laacuteser y que la frecuencia de la luz laacuteser es superior a la frecuencia umbral

ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 21- iquestQueacute son los espectros de emisioacuten iquestEn queacute se diferencian los espectros de liacuteneas de los espectros

continuos 22- iquestUna caracteriacutestica bien conocida en el espectro de emisioacuten del hidroacutegeno es la liacutenea de Balmer que

proviene de la transicioacuten entre los estados ni = 3 y nf = 2 Encuentra la diferencia de energiacutea (en kJmol) entre estos dos estados y determina la frecuencia de la liacutenea espectral

23- iquestQueacute es un nivel energeacutetico Explica la diferencia entre el estado fundamental (o basal) y el estado

excitado

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24- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno hace una transicioacuten desde un estado energeacutetico de nuacutemero cuaacutentico

principal ni al estado n = 2 si el fotoacuten emitido tiene una longitud de onda de 434 nm iquestcuaacutel es el valor de ni 25- Considera los siguientes niveles de energiacutea de un aacutetomo hipoteacutetico

E4 _________________ - 10 x 10-19 J E3 _________________ - 50 x 10-19 J E2 _________________ - 10 x 10-19 J E1 _________________ - 15 x 10-19 J

a) iquestCuaacutel es la longitud de onda del fotoacuten requerido para excitar un electroacuten desde E1 a E4 b) iquestCuaacutel es la energiacutea (en joules) que debe tener un fotoacuten para excitar un electroacuten desde el nivel E2 al

nivel E3 c) Cuando un electroacuten baja del nivel E3 al nivel E1 se dice que el aacutetomo experimenta una emisioacuten

Calcula la longitud de onda del fotoacuten emitido en este proceso 26- La energiacutea necesaria para remover un electroacuten de un aacutetomo es su energiacutea de ionizacioacuten En teacuterminos del

modelo atoacutemico de Bohr la ionizacioacuten puede considerarse como el proceso en el que el electroacuten se mueve a una oacuterbita de radio infinito Por tanto podemos calcular la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado basal suponiendo que el electroacuten sufre una transicioacuten del estado ni = 1 al estado nf = infinito

a) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno (en kJmol) b) Determina la longitud de onda maacutexima de la luz que podriacutea causar la ionizacioacuten del aacutetomo de

hidroacutegeno c) iquestSe absorbe o se emite luz durante el proceso de ionizacioacuten d) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado excitado con ni = 2

27- Calcula la energiacutea frecuencia y longitud de onda de la radiacioacuten asociada a cada una de las siguientes

transiciones electroacutenicas en el aacutetomo de hidroacutegeno a) de n = 5 a n = 2 b) de una oacuterbita con radio 053 Aring a una cuyo radio es de 848 Aring c) de n = 4 a n = 1 d) de n = 2 a n = 6

Indica la naturaleza de cada transicioacuten (absorcioacuten o emisioacuten) 28- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno en un estado excitado puede regresar al estado fundamental de dos

formas distintas a) por una transicioacuten directa en la cual se emite un fotoacuten de longitud de onda λ1 y b) a traveacutes de un estado excitado intermedio que se alcanza por la emisioacuten de un fotoacuten de longitud de onda λ2 Este estado intermedio decae luego al estado fundamental al emitir otro fotoacuten de longitud de onda λ3 Desarrolla una ecuacioacuten que relacione λ1 con λ2 y λ3

DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA 29- Explica el significado del enunciado la materia y la radiacioacuten tienen ldquonaturaleza dualrdquo

30- iquestA cuaacutel de las siguientes partiacuteculas corresponde la mayor longitud de onda

a) Una partiacutecula α movieacutendose con v = 106 cms b) Un protoacuten movieacutendose con v = 106 cms

31- Calcula la longitud de onda asociada a

a) Un electroacuten movieacutendose a 100 kms b) Un colibriacute de 10 g movieacutendose a 100 cms c) Una persona de 85 kg esquiando a 60 kmhr d) Un aacutetomo de helio que tiene una velocidad de 15 x 105 ms e) Una pelota de tenis de 58 g que viaja a 130 mihr f) iquestQueacute puedes concluir a partir de los resultados obtenidos

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32- La difraccioacuten de neutrones es una teacutecnica importante para determinar las estructuras de las moleacuteculas Calcula la velocidad de un neutroacuten que tiene una longitud de onda caracteriacutestica de 088 Aring

33- Los neutrones teacutermicos son neutrones que se mueven a velocidades comparables a las de las moleacuteculas

del aire a temperatura ambiente Estos neutrones son los maacutes efectivos para iniciar una reaccioacuten nuclear en cadena entre los isoacutetopos de 235U Calcula la longitud de onda (en nm) asociada a un rayo de neutrones que se mueven a 700 x 102 ms (La masa de un neutroacuten es = 1675 x 10-27 kg)

MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 34- iquestCuaacuteles son las limitaciones de la teoriacutea de Bohr 35- iquestQueacute es un orbital atoacutemico iquestEn queacute difiere un orbital atoacutemico de una oacuterbita 36- Describe los cuatro nuacutemeros cuaacutenticos utilizados para caracterizar un electroacuten de un aacutetomo iquestCuaacuteles de los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos determinan la energiacutea de un electroacuten en un aacutetomo de hidroacutegeno y en un aacutetomo polielectroacutenico

37- iquestCuaacutel es

a) el valor miacutenimo de n para l=3 b) la letra usada para designar el subnivel con l=3 c) el nuacutemero de electrones en un subnivel con l=3 d) el nuacutemero de diferentes subcapas cuando n=4

38- iquestA cuaacuteles subcapas corresponden los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos y cuaacutel es el nuacutemero de

electrones permitido para ocupar esas subcapas a) n=2 l=1 b) n=3 l=2 c) n=4 l=3 d) n=2 l=1 ml=0 e) n=3 l=1 ml=-1 ms=+frac12

39- Indica el nuacutemero total de

a) electrones p en F (Z=9) b) electrones s en P (Z=15) c) electrones 3d en Co (Z=27)

ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 40- iquestQueacute es la configuracioacuten electroacutenica Describe la importancia del principio de exclusioacuten de Pauli y de la

regla de Hund en la escritura de la configuracioacuten electroacutenica de los elementos iquestCuaacuteles de las siguientes porciones de diagramas de orbital que representan las configuraciones electroacutenicas del estado fundamental de ciertos elementos violan el principio de exclusioacuten de Pauli yo la regla de Hund

uarr uarr uarruarr

a)

uarr uarrdarr darr b)

uarr uarrdarr uarr c)

uarrdarr uarr uarr uarr d)

uarr uarr uarr darr uarrdarr e)

uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr f)

41- iquestQueacute significa el teacutermino ldquoapantallamiento de electronesrdquo en un aacutetomo Utiliza el aacutetomo de Li como ejemplo

y describe el efecto pantalla en la energiacutea de los electrones en un aacutetomo

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42- Explica el significado de diamagneacutetico y paramagneacutetico Menciona un ejemplo de un aacutetomo que sea

diamagneacutetico y uno que sea paramagneacutetico iquestQueacute significa la expresioacuten los electrones estaacuten apareados

43- iquestCuaacutel de las especies siguientes tiene maacutes electrones no apareados S+ S o S- Explica coacutemo llegaste a la respuesta

44- Indica cuaacutel de los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos son inaceptables en un aacutetomo y explica por

queacute a) (10frac12frac12) b) (300+frac12) c) (221+frac12) d) (43-2+frac12) e) (3211)

45- Los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos corresponden a cinco electrones distintos del mismo aacutetomo

Ordeacutenalos por energiacutea creciente En caso de que dos tengan la misma energiacutea iquestqueacute puedes concluir al respecto

a) 3 2 -1 +frac12 b) 1 0 0 +frac12 c) 2 1 1 -frac12 d) 3 2 1 +frac12 e) 2 0 0 +frac12

46- La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo neutro es 1s22s22p63s2 Escribe un conjunto completo de

nuacutemeros cuaacutenticos para cada uno de los electrones Identifica el elemento

47- Asigna un conjunto de cuatro nuacutemeros cuaacutenticos a a) Cada electroacuten del aacutetomo de carbono b) El electroacuten 4s del potasio c) Todos los electrones p del azufre d) Todos los electrones 3d del cobalto

48- Un aacutetomo puede absorber un cuanto de energiacutea y promover uno de sus electrones a un orbital de mayor

energiacutea Cuando esto ocurre se dice que el aacutetomo estaacute en un estado excitado A continuacioacuten se proporcionan las configuraciones electroacutenicas de algunos aacutetomos excitados Identifica estos aacutetomos y escribe sus configuraciones electroacutenicas en el estado fundamental

a) 1s12s1 b) 1s22s22p23d1 c) 1s22s22p64s1 d) [Ar] 4s13d104p4 e) [Ne] 3s23p43d1

49- Las configuraciones electroacutenicas siguientes corresponden a las especies hipoteacuteticas A B D y E

3A 1s22p1

16B 1s22s22p63s23p4

6D 1s22s22p12d1

8E 1s22s22p3

iquestCuaacuteles son los estados electroacutenicos de A B D y E (estado excitado estado fundamental de un aacutetomo o estado imposible)

50- Escribe las configuraciones electroacutenicas de Al Cl Ca Cr Ni Fe O Na S Co Al3+ Cl- Ca2+ Cr2+ Cr3+

Cr6+ Ni2+ Fe2+ Fe3+ O2- S2- Co2+ Co3+

a) iquestCuaacutentos electrones no apareados tiene cada uno de los aacutetomos e iones anteriores De acuerdo a tu respuesta clasifiacutecalos como diamagneacuteticos o paramagneacuteticos

b) iquestCuaacuteles tienen configuracioacuten de gas noble iquestDe queacute gas noble son isoelectroacutenicos

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 3- a) Au emite la radiacioacuten de mayor energiacutea Na emite la radiacioacuten de menor energiacutea b) λ = 45523 nm el elemento presente en la muestra es Ba

4- ν = 487 x 1014 s-1

5- λ = 00326 nm la radiacioacuten se encuentra en la regioacuten de microondas

6- λ = 1500 nm es factible utilizar la peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- c lt d lt a lt b

10- 31 x 1019 fotoness

11- 12 x 102 fotones

12- 131 x 10-22 kJ

13- E = 129 x 10-15 J

14- b)

16- Eunioacuten = 434 x 10-19 J ν0 = 655 x 1014 s-1

17- 419 nm En principio siacute en la praacutectica no

18- Un mol de fotones con λ = 113 nm

19- a) Ef gt Eamarilla No es suficiente para extraer un electroacuten del sodio por lo tanto no presenta efecto fotoeleacutectrico

b) λ0 = 5398 nm

20- La luz amarilla generaraacute maacutes electrones La luz azul generaraacute electrones con mayor energiacutea cineacutetica

22- ∆E = 182 kJmol ν = 456 x 1014 s-1

24- 5

25- a) λ = 142 nm b) E = 5 x 10-19 J c) λ = 198 nm

26- a) EI = 131301 kJmol b) λ = 912 x 10-5 m c) Absorbe d) EI = 32825 kJmol

27- a) ∆E = 458 x 10-19J ν = 69 x 1014 s-1 λ = 434 nm Emisioacuten b) ∆E = 217 x 10-18J ν = 328 x 1015 s-1 λ = 91 nm Absorcioacuten c) ∆E = 204 x 10-18J ν = 309 x 1015 s-1 λ = 97 nm Emisioacuten d) ∆E = 484 x 10-19J ν = 731 x 1014 s-1 λ = 410 nm Absorcioacuten 28- λ1 = (λ2 λ3) (λ2 + λ3) 31- a) 7 nm b) 663 x 10-23 nm

c) 469 x 10-23 nm d) 666 x 10-4 nm e) 197 x 10-25 nm 37- a) 4 b) f c) 14 d) 4 38- a) 2p 6 electrones b) 3d 10 electrones c) 4f 14 electrones d) 2py 2 electrones e) 2pz 1 electroacuten 39- a) 5 b) 4 c) 9 43- S+

44- a) c) y e) son conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos inaceptables 45- b) lt e) lt c) lt a) = d) 46- Mg 48- a) He b) N c) Na d) As e) Cl 49- A es un estado excitado B estado fundamental D estado imposible E estado fundamental

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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 2: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

DIRECTORIO

Dr Tomaacutes Viveros Garciacutea (Director de la DCBI)

Dr Alberto Rojas Hernaacutendez (Jefe del Departamento de Quiacutemica)

Dr Joseacute Gilberto Coacuterdoba Herrera (Coordinador del Tronco General de Asignaturas-Quiacutemica)

(Segunda Versioacuten Mayo de 2004)

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Iacutendice Presentacioacuten iii Prefacio iv Unidad 1 2 Unidad 2 8 Unidad 3 13 Unidad 4 18 Unidad 5 22 Unidad 6 26 Unidad 7 30 Unidad 8 33

ii

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Presentacioacuten

El nuevo Plan del Tronco General de Asignaturas (TGA) para las licenciaturas de la Divisioacuten de Ciencias Baacutesicas e Ingenieriacutea de la Unidad Iztapalapa fue aprobado por el Colegio Acadeacutemico de nuestra Universidad en su Sesioacuten 193 (acuerdo 1935) ocurrida el 19 de marzo de 1998 La filosofiacutea de los cambios en este TGA implica que no se limite la unidad de ensentildeanza-aprendizaje (uea) a la ensentildeanza y el aprendizaje de conocimientos especiacuteficos de las diferentes disciplinas sino que se incorpore la ensentildeanza y el aprendizaje de meacutetodos y el desarrollo de habilidades y actitudes dando mayor atencioacuten a los alumnos en varias uueeaa a traveacutes de la imparticioacuten de talleres en donde se explique la resolucioacuten de problemas tiacutepicos de la disciplina

El grupo asesor encargado del disentildeo de las uueeaa de Transformaciones Quiacutemicas y Estructura de la Materia fue coordinado por el Dr Arturo Rojo Domiacutenguez siendo miembros de dicho grupo asesor la Dra R Patricia Villamil Aguilar la Dra Mercedes T Oropeza Guzmaacuten la Dra Margarita Viniegra Ramiacuterez (Jefa del Departamento de Quiacutemica en ese entonces) la Dra Nancy C Martiacuten Guaregua la Dra Rubicelia Vargas Fosada el M en Q Jaime Reneacute Esquivel Hernaacutendez (Coordinador del TGA-Quiacutemica en ese entonces) el Dr Joseacute Luis Coacuterdova Frunz y el que suscribe esta presentacioacuten

Durante varias sesiones el grupo asesor propuso los programas de estudios correspondientes asiacute como las cartas descriptivas que permiten a los Profesores y Ayudantes de Profesor que imparten la uea una visioacuten maacutes clara de la conduccioacuten del proceso de ensentildeanza y aprendizaje y del nivel al que los cursos deben impartirse y evaluarse Para concluir sus trabajos el grupo asesor establecioacute un grupo de problemas que sirvieran de base para las sesiones de taller que se establece en el programa de la uea Estos problemas fueron el resultado de recopilaciones de diferentes libros de Quiacutemica General y algunas contribuciones originales

Al ser aprobado el TGA que ahora estaacute vigente el entonces Coordinador del TGA-Quiacutemica se encargoacute de ir mejorando y aumentando el nuacutemero de problemas para el trabajo en los talleres con la participacioacuten de los Profesores que han ido impartiendo la uea de Estructura de la Materia cada trimestre encargando la captura del material en un mismo formato y una redaccioacuten uniforme a diferentes ayudantes de profesor y antildeadiendo las respuestas a los problemas Despueacutes de varias iteraciones en la redaccioacuten y presentacioacuten de este material decidiacute editar esta versioacuten de prueba para beneficio de los alumnos del TGA de la Divisioacuten

Durante el antildeo 2002 el actual Coordinador del TGA-Quiacutemica (Dr Joseacute Gilberto Coacuterdoba Herrera) junto con los profesores Dr Arturo Rojo Domiacutenguez Dra Rubicelia Vargas Fosada y la Dra Margarita Viniegra Ramiacuterez asiacute como la ayudante de profesor M en Q Angeacutelica B Raya Rangel le dieron al problemario el presente formato

Debo enfatizar el hecho de que la autoriacutea de la presente obra es colectiva y se publica con el uacutenico objetivo de presentar a nuestros alumnos el material miacutenimo necesario para su estudio adaptado a nuestro sistema trimestral

Dr Alberto Rojas Hernaacutendez Jefe del Departamento de Quiacutemica

Diciembre de 2002

iii

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Prefacio

Este problemario debe considerarse como un material de apoyo que no sustituye al libro de texto ni al profesor En cada Unidad (que proporciona el material para el trabajo en los talleres semanales) se incluyen problemas suficientes para trabajar durante las horas de taller con el ayudante y el profesor y para que los alumnos puedan ejercitar en casa y autoevaluarse Las series de problemas estaacuten ordenadas de tal manera que sirvan de guiacutea para distribuir el trabajo de los alumnos durante el trimestre considerando evaluaciones departamentales en las semanas 4 8 y 12 Las unidades 1 a 3 cubren el material correspondiente a los talleres de las semanas 1 a 3 las unidades 4 a 6 cubren el material correspondiente a las semanas 5 a 7 y finalmente las unidades 7 y 8 cubren parte del material correspondiente a las semanas 9 a 11 Ademaacutes el material estaacute ordenado por temas y al final de cada Unidad se encuentran las respuestas a algunos problemas propuestos no asiacute para las preguntas que implican escribir la definicioacuten o interpretacioacuten de resultados pues consideramos importante que el alumno sea capaz de redactar los conceptos utilizando sus propias palabras Es importante sentildealar que el incluir los resultados tiene como propoacutesito que el estudiante juzgue su trabajo y recomendamos fuertemente que no se usen para manipular los datos con el fin de obtener la respuesta deseada Agradeceremos mucho que cualquier error detectado o comentario sobre el material sea dirigido a la Coordinacioacuten del TGA-Quiacutemica para corregir o ampliar futuras versiones

Dr Alberto Rojas Hernaacutendez

Diciembre de 2002

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Tabla de Contenido

Tabla de Contenido 1 Unidad 1 2

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 2 FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO2 ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 3 DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA4 MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 5 ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 5 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 7

Unidad 2 8 TABLA PERIOacuteDICA8 CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS8 CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS9 ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA9 METALES Y NO METALES11 PROBLEMAS ADICIONALES 11 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 12

Unidad 3 13 SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 13 ENLACE IOacuteNICO13 ENLACE COVALENTE14 REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 15 EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO16 ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES16 POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 16 NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 17 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3 17

Unidad 4 18 MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 18 MOMENTOS DIPOLARES 19 HIBRIDACIOacuteN19 ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE20 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 21

Unidad 5 22 TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES22 DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL22 ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 23 FUERZAS INTERMOLECULARES 23 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 25

Unidad 6 26 VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL26 CAMBIOS DE ESTADO26 PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 27 VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 27 ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS28 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 28

Unidad 7 30 PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD30 PROPIEDADES COLIGATIVAS31 COLOIDES32 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7 32

Unidad 8 33 MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS33

PROGRAMA DE ESTUDIOS35 CARTA DESCRIPTIVA37

1

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Unidad 1

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 1- Explica queacute significa que la energiacutea radiante sea una radiacioacuten electromagneacutetica 2- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre la frecuencia y la longitud de onda de la energiacutea radiante iquestCuaacuteles son las unidades de la longitud de onda y frecuencia de las ondas electromagneacuteticas 3- Algunos elementos emiten luz de un color especiacutefico al arder Histoacutericamente los quiacutemicos emplearon ldquola

prueba de la flamardquo para determinar si habiacutea elementos especiacuteficos en una muestra Las longitudes de onda caracteriacutesticas de algunos elementos son

Ag 3281 nm Fe 3720 nm Au 2676 nm K 4047 nm Ba 4554 nm Mg 2852 nm Ca 4227 nm Na 5896 nm Cu 3248 nm Ni 3415 nm

a) Sin necesidad de realizar caacutelculos indica cuaacutel elemento emite la radiacioacuten de mayor energiacutea y cuaacutel la

de menor energiacutea b) Cuando arde una muestra de una sustancia desconocida emite luz de frecuencia 659x1014 s-1 iquestcuaacutel

de los elementos arriba mencionados se encuentra probablemente presente en la muestra 4- Una luz de neoacuten emite radiacioacuten con una longitud de onda de 616 nm iquestCuaacutel es la frecuencia de esta

radiacioacuten Con la ayuda de un esquema del espectro electromagneacutetico indica el color asociado a esta longitud de onda

5- La unidad de tiempo en el SI de unidades es el segundo que se define como 9 192 631 770 ciclos de la

radiacioacuten asociada a un cierto proceso de emisioacuten en el aacutetomo de cesio Calcula la longitud de onda de esta radiacioacuten e indica en queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se encuentra esta longitud de onda

6- Cierta peliacutecula fotograacutefica requiere una energiacutea de radiacioacuten miacutenima de 80 kJmol para que se produzca la

exposicioacuten iquestCuaacutel es la longitud de onda de la radiacioacuten que posee la energiacutea necesaria para exponer la peliacutecula iquestSe podriacutea utilizar esta peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- Ordena las radiaciones electromagneacuteticas siguientes en orden creciente de su longitud de onda

a) Radiacioacuten de una estacioacuten de FM de radio en el 897 del cuadrante b) La radiacioacuten de una estacioacuten de AM de radio en el 1640 del cuadrante c) Los rayos X utilizados en el diagnoacutestico meacutedico d) La luz roja de un diodo emisor de luz como el utilizado en las pantallas de la calculadoras

8- Explica brevemente en queacute consiste la teoriacutea cuaacutentica propuesta por Planck y queacute es un cuanto Menciona

dos ejemplos que ilustren el concepto de cuantizacioacuten

FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO 9- iquestQueacute son los fotones iquestQueacute importancia tuvo la explicacioacuten de Einstein del efecto fotoeleacutectrico en el

desarrollo de la interpretacioacuten de la naturaleza de la radiacioacuten electromagneacutetica como onda y partiacutecula 10- Soacutelo una fraccioacuten de la energiacutea eleacutectrica suministrada a un foco de tungsteno se convierte en luz visible El

resto de la energiacutea se manifiesta como radiacioacuten infrarroja (calor) Un foco de 75 W convierte 15 de la energiacutea suministrada en luz visible (supoacuten que la longitud de onda es de 550 nm) iquestcuaacutentos fotones emite el foco por segundo (1 W = 1 Js)

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11- La retina del ojo humano puede detectar luz cuando la energiacutea radiante que incide sobre ella es de por lo menos 40 x 10-17 J iquestCuaacutentos fotones corresponden a esta energiacutea para la luz de longitud de onda de 600 nm

12- La clorofila absorbe luz azul con λ = 460 nm y emite luz roja con λ = 660 nm Calcula el cambio de energiacutea

neto en el sistema clorofiacutelico (en kJ) cuando se absorbe un mol de fotones de 460 nm y se emite un mol de fotones de 660 nm

13- Cuando el cobre es bombardeado con electrones de alta energiacutea se emiten rayos X Calcula la energiacutea (en

joules) asociada a los fotones si la longitud de onda de los rayos X es 0154 nm 14- La energiacutea cineacutetica del electroacuten emitido en el experimento del efecto fotoeleacutectrico es

a) mayor que la energiacutea de la luz incidente b) menor que la energiacutea de la luz incidente c) Igual que la energiacutea de la luz incidente d) independiente de la energiacutea de la luz incidente

15- Al realizar un experimento de efecto fotoeleacutectrico y graficar la energiacutea cineacutetica de los electrones emitidos

como una funcioacuten de la frecuencia de la luz incidente iquestcuaacutel es la forma de la funcioacuten Si ahora en el eje x se grafica la longitud de onda iquestqueacute forma tiene la funcioacuten

16- Cuando una luz de longitud de onda de 400 nm choca con una superficie metaacutelica de calcio la energiacutea

cineacutetica de los electrones emitidos tiene un valor de 63 x10-20 J Calcula la energiacutea de unioacuten de los electrones en el calcio y la frecuencia miacutenima de la luz requerida para producir este efecto fotoeleacutectrico

17- Se ha propuesto como fuente de hidroacutegeno la fotodisociacioacuten del agua

H2O(l) + hν ⎯rarr H2(g) + frac12 O2(g)

El ∆Ho para esta reaccioacuten calculado a partir de datos termoquiacutemicos es 2858 kJ por mol de agua descompuesto Calcula la maacutexima longitud de onda (en nm) que suministrariacutea la energiacutea necesaria para que la reaccioacuten se efectuacutee iquestEs factible utilizar luz solar como fuente de energiacutea en este proceso

18- Para descomponer una moleacutecula de monoacutexido de carbono (CO) en sus elementos se requiere de una

energiacutea miacutenima de 176 aJ iquestCuaacutentos fotones y de queacute longitud de onda se necesitan para romper un mol de moleacuteculas de CO

19- La energiacutea necesaria para extraer un electroacuten del sodio es de 23 eV

a) iquestPresenta el sodio efecto fotoeleacutectrico para luz amarilla con longitud de onda de 5 890 Aring b) Calcula la longitud de onda umbral del sodio

20- Se realizoacute un experimento fotoeleacutectrico al iluminar con un laacuteser de 450 nm (luz azul) y otro de 560 nm (luz

amarilla) la superficie limpia de un metal y midiendo el nuacutemero y la energiacutea cineacutetica de los electrones liberados iquestCuaacutel luz generariacutea maacutes electrones iquestCuaacutel luz liberariacutea electrones con mayor energiacutea cineacutetica Supoacuten que en la superficie del metal se libera la misma cantidad de energiacutea con cada laacuteser y que la frecuencia de la luz laacuteser es superior a la frecuencia umbral

ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 21- iquestQueacute son los espectros de emisioacuten iquestEn queacute se diferencian los espectros de liacuteneas de los espectros

continuos 22- iquestUna caracteriacutestica bien conocida en el espectro de emisioacuten del hidroacutegeno es la liacutenea de Balmer que

proviene de la transicioacuten entre los estados ni = 3 y nf = 2 Encuentra la diferencia de energiacutea (en kJmol) entre estos dos estados y determina la frecuencia de la liacutenea espectral

23- iquestQueacute es un nivel energeacutetico Explica la diferencia entre el estado fundamental (o basal) y el estado

excitado

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24- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno hace una transicioacuten desde un estado energeacutetico de nuacutemero cuaacutentico

principal ni al estado n = 2 si el fotoacuten emitido tiene una longitud de onda de 434 nm iquestcuaacutel es el valor de ni 25- Considera los siguientes niveles de energiacutea de un aacutetomo hipoteacutetico

E4 _________________ - 10 x 10-19 J E3 _________________ - 50 x 10-19 J E2 _________________ - 10 x 10-19 J E1 _________________ - 15 x 10-19 J

a) iquestCuaacutel es la longitud de onda del fotoacuten requerido para excitar un electroacuten desde E1 a E4 b) iquestCuaacutel es la energiacutea (en joules) que debe tener un fotoacuten para excitar un electroacuten desde el nivel E2 al

nivel E3 c) Cuando un electroacuten baja del nivel E3 al nivel E1 se dice que el aacutetomo experimenta una emisioacuten

Calcula la longitud de onda del fotoacuten emitido en este proceso 26- La energiacutea necesaria para remover un electroacuten de un aacutetomo es su energiacutea de ionizacioacuten En teacuterminos del

modelo atoacutemico de Bohr la ionizacioacuten puede considerarse como el proceso en el que el electroacuten se mueve a una oacuterbita de radio infinito Por tanto podemos calcular la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado basal suponiendo que el electroacuten sufre una transicioacuten del estado ni = 1 al estado nf = infinito

a) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno (en kJmol) b) Determina la longitud de onda maacutexima de la luz que podriacutea causar la ionizacioacuten del aacutetomo de

hidroacutegeno c) iquestSe absorbe o se emite luz durante el proceso de ionizacioacuten d) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado excitado con ni = 2

27- Calcula la energiacutea frecuencia y longitud de onda de la radiacioacuten asociada a cada una de las siguientes

transiciones electroacutenicas en el aacutetomo de hidroacutegeno a) de n = 5 a n = 2 b) de una oacuterbita con radio 053 Aring a una cuyo radio es de 848 Aring c) de n = 4 a n = 1 d) de n = 2 a n = 6

Indica la naturaleza de cada transicioacuten (absorcioacuten o emisioacuten) 28- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno en un estado excitado puede regresar al estado fundamental de dos

formas distintas a) por una transicioacuten directa en la cual se emite un fotoacuten de longitud de onda λ1 y b) a traveacutes de un estado excitado intermedio que se alcanza por la emisioacuten de un fotoacuten de longitud de onda λ2 Este estado intermedio decae luego al estado fundamental al emitir otro fotoacuten de longitud de onda λ3 Desarrolla una ecuacioacuten que relacione λ1 con λ2 y λ3

DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA 29- Explica el significado del enunciado la materia y la radiacioacuten tienen ldquonaturaleza dualrdquo

30- iquestA cuaacutel de las siguientes partiacuteculas corresponde la mayor longitud de onda

a) Una partiacutecula α movieacutendose con v = 106 cms b) Un protoacuten movieacutendose con v = 106 cms

31- Calcula la longitud de onda asociada a

a) Un electroacuten movieacutendose a 100 kms b) Un colibriacute de 10 g movieacutendose a 100 cms c) Una persona de 85 kg esquiando a 60 kmhr d) Un aacutetomo de helio que tiene una velocidad de 15 x 105 ms e) Una pelota de tenis de 58 g que viaja a 130 mihr f) iquestQueacute puedes concluir a partir de los resultados obtenidos

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32- La difraccioacuten de neutrones es una teacutecnica importante para determinar las estructuras de las moleacuteculas Calcula la velocidad de un neutroacuten que tiene una longitud de onda caracteriacutestica de 088 Aring

33- Los neutrones teacutermicos son neutrones que se mueven a velocidades comparables a las de las moleacuteculas

del aire a temperatura ambiente Estos neutrones son los maacutes efectivos para iniciar una reaccioacuten nuclear en cadena entre los isoacutetopos de 235U Calcula la longitud de onda (en nm) asociada a un rayo de neutrones que se mueven a 700 x 102 ms (La masa de un neutroacuten es = 1675 x 10-27 kg)

MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 34- iquestCuaacuteles son las limitaciones de la teoriacutea de Bohr 35- iquestQueacute es un orbital atoacutemico iquestEn queacute difiere un orbital atoacutemico de una oacuterbita 36- Describe los cuatro nuacutemeros cuaacutenticos utilizados para caracterizar un electroacuten de un aacutetomo iquestCuaacuteles de los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos determinan la energiacutea de un electroacuten en un aacutetomo de hidroacutegeno y en un aacutetomo polielectroacutenico

37- iquestCuaacutel es

a) el valor miacutenimo de n para l=3 b) la letra usada para designar el subnivel con l=3 c) el nuacutemero de electrones en un subnivel con l=3 d) el nuacutemero de diferentes subcapas cuando n=4

38- iquestA cuaacuteles subcapas corresponden los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos y cuaacutel es el nuacutemero de

electrones permitido para ocupar esas subcapas a) n=2 l=1 b) n=3 l=2 c) n=4 l=3 d) n=2 l=1 ml=0 e) n=3 l=1 ml=-1 ms=+frac12

39- Indica el nuacutemero total de

a) electrones p en F (Z=9) b) electrones s en P (Z=15) c) electrones 3d en Co (Z=27)

ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 40- iquestQueacute es la configuracioacuten electroacutenica Describe la importancia del principio de exclusioacuten de Pauli y de la

regla de Hund en la escritura de la configuracioacuten electroacutenica de los elementos iquestCuaacuteles de las siguientes porciones de diagramas de orbital que representan las configuraciones electroacutenicas del estado fundamental de ciertos elementos violan el principio de exclusioacuten de Pauli yo la regla de Hund

uarr uarr uarruarr

a)

uarr uarrdarr darr b)

uarr uarrdarr uarr c)

uarrdarr uarr uarr uarr d)

uarr uarr uarr darr uarrdarr e)

uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr f)

41- iquestQueacute significa el teacutermino ldquoapantallamiento de electronesrdquo en un aacutetomo Utiliza el aacutetomo de Li como ejemplo

y describe el efecto pantalla en la energiacutea de los electrones en un aacutetomo

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42- Explica el significado de diamagneacutetico y paramagneacutetico Menciona un ejemplo de un aacutetomo que sea

diamagneacutetico y uno que sea paramagneacutetico iquestQueacute significa la expresioacuten los electrones estaacuten apareados

43- iquestCuaacutel de las especies siguientes tiene maacutes electrones no apareados S+ S o S- Explica coacutemo llegaste a la respuesta

44- Indica cuaacutel de los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos son inaceptables en un aacutetomo y explica por

queacute a) (10frac12frac12) b) (300+frac12) c) (221+frac12) d) (43-2+frac12) e) (3211)

45- Los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos corresponden a cinco electrones distintos del mismo aacutetomo

Ordeacutenalos por energiacutea creciente En caso de que dos tengan la misma energiacutea iquestqueacute puedes concluir al respecto

a) 3 2 -1 +frac12 b) 1 0 0 +frac12 c) 2 1 1 -frac12 d) 3 2 1 +frac12 e) 2 0 0 +frac12

46- La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo neutro es 1s22s22p63s2 Escribe un conjunto completo de

nuacutemeros cuaacutenticos para cada uno de los electrones Identifica el elemento

47- Asigna un conjunto de cuatro nuacutemeros cuaacutenticos a a) Cada electroacuten del aacutetomo de carbono b) El electroacuten 4s del potasio c) Todos los electrones p del azufre d) Todos los electrones 3d del cobalto

48- Un aacutetomo puede absorber un cuanto de energiacutea y promover uno de sus electrones a un orbital de mayor

energiacutea Cuando esto ocurre se dice que el aacutetomo estaacute en un estado excitado A continuacioacuten se proporcionan las configuraciones electroacutenicas de algunos aacutetomos excitados Identifica estos aacutetomos y escribe sus configuraciones electroacutenicas en el estado fundamental

a) 1s12s1 b) 1s22s22p23d1 c) 1s22s22p64s1 d) [Ar] 4s13d104p4 e) [Ne] 3s23p43d1

49- Las configuraciones electroacutenicas siguientes corresponden a las especies hipoteacuteticas A B D y E

3A 1s22p1

16B 1s22s22p63s23p4

6D 1s22s22p12d1

8E 1s22s22p3

iquestCuaacuteles son los estados electroacutenicos de A B D y E (estado excitado estado fundamental de un aacutetomo o estado imposible)

50- Escribe las configuraciones electroacutenicas de Al Cl Ca Cr Ni Fe O Na S Co Al3+ Cl- Ca2+ Cr2+ Cr3+

Cr6+ Ni2+ Fe2+ Fe3+ O2- S2- Co2+ Co3+

a) iquestCuaacutentos electrones no apareados tiene cada uno de los aacutetomos e iones anteriores De acuerdo a tu respuesta clasifiacutecalos como diamagneacuteticos o paramagneacuteticos

b) iquestCuaacuteles tienen configuracioacuten de gas noble iquestDe queacute gas noble son isoelectroacutenicos

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 3- a) Au emite la radiacioacuten de mayor energiacutea Na emite la radiacioacuten de menor energiacutea b) λ = 45523 nm el elemento presente en la muestra es Ba

4- ν = 487 x 1014 s-1

5- λ = 00326 nm la radiacioacuten se encuentra en la regioacuten de microondas

6- λ = 1500 nm es factible utilizar la peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- c lt d lt a lt b

10- 31 x 1019 fotoness

11- 12 x 102 fotones

12- 131 x 10-22 kJ

13- E = 129 x 10-15 J

14- b)

16- Eunioacuten = 434 x 10-19 J ν0 = 655 x 1014 s-1

17- 419 nm En principio siacute en la praacutectica no

18- Un mol de fotones con λ = 113 nm

19- a) Ef gt Eamarilla No es suficiente para extraer un electroacuten del sodio por lo tanto no presenta efecto fotoeleacutectrico

b) λ0 = 5398 nm

20- La luz amarilla generaraacute maacutes electrones La luz azul generaraacute electrones con mayor energiacutea cineacutetica

22- ∆E = 182 kJmol ν = 456 x 1014 s-1

24- 5

25- a) λ = 142 nm b) E = 5 x 10-19 J c) λ = 198 nm

26- a) EI = 131301 kJmol b) λ = 912 x 10-5 m c) Absorbe d) EI = 32825 kJmol

27- a) ∆E = 458 x 10-19J ν = 69 x 1014 s-1 λ = 434 nm Emisioacuten b) ∆E = 217 x 10-18J ν = 328 x 1015 s-1 λ = 91 nm Absorcioacuten c) ∆E = 204 x 10-18J ν = 309 x 1015 s-1 λ = 97 nm Emisioacuten d) ∆E = 484 x 10-19J ν = 731 x 1014 s-1 λ = 410 nm Absorcioacuten 28- λ1 = (λ2 λ3) (λ2 + λ3) 31- a) 7 nm b) 663 x 10-23 nm

c) 469 x 10-23 nm d) 666 x 10-4 nm e) 197 x 10-25 nm 37- a) 4 b) f c) 14 d) 4 38- a) 2p 6 electrones b) 3d 10 electrones c) 4f 14 electrones d) 2py 2 electrones e) 2pz 1 electroacuten 39- a) 5 b) 4 c) 9 43- S+

44- a) c) y e) son conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos inaceptables 45- b) lt e) lt c) lt a) = d) 46- Mg 48- a) He b) N c) Na d) As e) Cl 49- A es un estado excitado B estado fundamental D estado imposible E estado fundamental

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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Iacutendice Presentacioacuten iii Prefacio iv Unidad 1 2 Unidad 2 8 Unidad 3 13 Unidad 4 18 Unidad 5 22 Unidad 6 26 Unidad 7 30 Unidad 8 33

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Presentacioacuten

El nuevo Plan del Tronco General de Asignaturas (TGA) para las licenciaturas de la Divisioacuten de Ciencias Baacutesicas e Ingenieriacutea de la Unidad Iztapalapa fue aprobado por el Colegio Acadeacutemico de nuestra Universidad en su Sesioacuten 193 (acuerdo 1935) ocurrida el 19 de marzo de 1998 La filosofiacutea de los cambios en este TGA implica que no se limite la unidad de ensentildeanza-aprendizaje (uea) a la ensentildeanza y el aprendizaje de conocimientos especiacuteficos de las diferentes disciplinas sino que se incorpore la ensentildeanza y el aprendizaje de meacutetodos y el desarrollo de habilidades y actitudes dando mayor atencioacuten a los alumnos en varias uueeaa a traveacutes de la imparticioacuten de talleres en donde se explique la resolucioacuten de problemas tiacutepicos de la disciplina

El grupo asesor encargado del disentildeo de las uueeaa de Transformaciones Quiacutemicas y Estructura de la Materia fue coordinado por el Dr Arturo Rojo Domiacutenguez siendo miembros de dicho grupo asesor la Dra R Patricia Villamil Aguilar la Dra Mercedes T Oropeza Guzmaacuten la Dra Margarita Viniegra Ramiacuterez (Jefa del Departamento de Quiacutemica en ese entonces) la Dra Nancy C Martiacuten Guaregua la Dra Rubicelia Vargas Fosada el M en Q Jaime Reneacute Esquivel Hernaacutendez (Coordinador del TGA-Quiacutemica en ese entonces) el Dr Joseacute Luis Coacuterdova Frunz y el que suscribe esta presentacioacuten

Durante varias sesiones el grupo asesor propuso los programas de estudios correspondientes asiacute como las cartas descriptivas que permiten a los Profesores y Ayudantes de Profesor que imparten la uea una visioacuten maacutes clara de la conduccioacuten del proceso de ensentildeanza y aprendizaje y del nivel al que los cursos deben impartirse y evaluarse Para concluir sus trabajos el grupo asesor establecioacute un grupo de problemas que sirvieran de base para las sesiones de taller que se establece en el programa de la uea Estos problemas fueron el resultado de recopilaciones de diferentes libros de Quiacutemica General y algunas contribuciones originales

Al ser aprobado el TGA que ahora estaacute vigente el entonces Coordinador del TGA-Quiacutemica se encargoacute de ir mejorando y aumentando el nuacutemero de problemas para el trabajo en los talleres con la participacioacuten de los Profesores que han ido impartiendo la uea de Estructura de la Materia cada trimestre encargando la captura del material en un mismo formato y una redaccioacuten uniforme a diferentes ayudantes de profesor y antildeadiendo las respuestas a los problemas Despueacutes de varias iteraciones en la redaccioacuten y presentacioacuten de este material decidiacute editar esta versioacuten de prueba para beneficio de los alumnos del TGA de la Divisioacuten

Durante el antildeo 2002 el actual Coordinador del TGA-Quiacutemica (Dr Joseacute Gilberto Coacuterdoba Herrera) junto con los profesores Dr Arturo Rojo Domiacutenguez Dra Rubicelia Vargas Fosada y la Dra Margarita Viniegra Ramiacuterez asiacute como la ayudante de profesor M en Q Angeacutelica B Raya Rangel le dieron al problemario el presente formato

Debo enfatizar el hecho de que la autoriacutea de la presente obra es colectiva y se publica con el uacutenico objetivo de presentar a nuestros alumnos el material miacutenimo necesario para su estudio adaptado a nuestro sistema trimestral

Dr Alberto Rojas Hernaacutendez Jefe del Departamento de Quiacutemica

Diciembre de 2002

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Prefacio

Este problemario debe considerarse como un material de apoyo que no sustituye al libro de texto ni al profesor En cada Unidad (que proporciona el material para el trabajo en los talleres semanales) se incluyen problemas suficientes para trabajar durante las horas de taller con el ayudante y el profesor y para que los alumnos puedan ejercitar en casa y autoevaluarse Las series de problemas estaacuten ordenadas de tal manera que sirvan de guiacutea para distribuir el trabajo de los alumnos durante el trimestre considerando evaluaciones departamentales en las semanas 4 8 y 12 Las unidades 1 a 3 cubren el material correspondiente a los talleres de las semanas 1 a 3 las unidades 4 a 6 cubren el material correspondiente a las semanas 5 a 7 y finalmente las unidades 7 y 8 cubren parte del material correspondiente a las semanas 9 a 11 Ademaacutes el material estaacute ordenado por temas y al final de cada Unidad se encuentran las respuestas a algunos problemas propuestos no asiacute para las preguntas que implican escribir la definicioacuten o interpretacioacuten de resultados pues consideramos importante que el alumno sea capaz de redactar los conceptos utilizando sus propias palabras Es importante sentildealar que el incluir los resultados tiene como propoacutesito que el estudiante juzgue su trabajo y recomendamos fuertemente que no se usen para manipular los datos con el fin de obtener la respuesta deseada Agradeceremos mucho que cualquier error detectado o comentario sobre el material sea dirigido a la Coordinacioacuten del TGA-Quiacutemica para corregir o ampliar futuras versiones

Dr Alberto Rojas Hernaacutendez

Diciembre de 2002

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Tabla de Contenido

Tabla de Contenido 1 Unidad 1 2

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 2 FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO2 ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 3 DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA4 MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 5 ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 5 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 7

Unidad 2 8 TABLA PERIOacuteDICA8 CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS8 CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS9 ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA9 METALES Y NO METALES11 PROBLEMAS ADICIONALES 11 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 12

Unidad 3 13 SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 13 ENLACE IOacuteNICO13 ENLACE COVALENTE14 REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 15 EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO16 ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES16 POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 16 NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 17 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3 17

Unidad 4 18 MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 18 MOMENTOS DIPOLARES 19 HIBRIDACIOacuteN19 ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE20 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 21

Unidad 5 22 TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES22 DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL22 ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 23 FUERZAS INTERMOLECULARES 23 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 25

Unidad 6 26 VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL26 CAMBIOS DE ESTADO26 PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 27 VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 27 ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS28 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 28

Unidad 7 30 PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD30 PROPIEDADES COLIGATIVAS31 COLOIDES32 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7 32

Unidad 8 33 MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS33

PROGRAMA DE ESTUDIOS35 CARTA DESCRIPTIVA37

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Unidad 1

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 1- Explica queacute significa que la energiacutea radiante sea una radiacioacuten electromagneacutetica 2- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre la frecuencia y la longitud de onda de la energiacutea radiante iquestCuaacuteles son las unidades de la longitud de onda y frecuencia de las ondas electromagneacuteticas 3- Algunos elementos emiten luz de un color especiacutefico al arder Histoacutericamente los quiacutemicos emplearon ldquola

prueba de la flamardquo para determinar si habiacutea elementos especiacuteficos en una muestra Las longitudes de onda caracteriacutesticas de algunos elementos son

Ag 3281 nm Fe 3720 nm Au 2676 nm K 4047 nm Ba 4554 nm Mg 2852 nm Ca 4227 nm Na 5896 nm Cu 3248 nm Ni 3415 nm

a) Sin necesidad de realizar caacutelculos indica cuaacutel elemento emite la radiacioacuten de mayor energiacutea y cuaacutel la

de menor energiacutea b) Cuando arde una muestra de una sustancia desconocida emite luz de frecuencia 659x1014 s-1 iquestcuaacutel

de los elementos arriba mencionados se encuentra probablemente presente en la muestra 4- Una luz de neoacuten emite radiacioacuten con una longitud de onda de 616 nm iquestCuaacutel es la frecuencia de esta

radiacioacuten Con la ayuda de un esquema del espectro electromagneacutetico indica el color asociado a esta longitud de onda

5- La unidad de tiempo en el SI de unidades es el segundo que se define como 9 192 631 770 ciclos de la

radiacioacuten asociada a un cierto proceso de emisioacuten en el aacutetomo de cesio Calcula la longitud de onda de esta radiacioacuten e indica en queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se encuentra esta longitud de onda

6- Cierta peliacutecula fotograacutefica requiere una energiacutea de radiacioacuten miacutenima de 80 kJmol para que se produzca la

exposicioacuten iquestCuaacutel es la longitud de onda de la radiacioacuten que posee la energiacutea necesaria para exponer la peliacutecula iquestSe podriacutea utilizar esta peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- Ordena las radiaciones electromagneacuteticas siguientes en orden creciente de su longitud de onda

a) Radiacioacuten de una estacioacuten de FM de radio en el 897 del cuadrante b) La radiacioacuten de una estacioacuten de AM de radio en el 1640 del cuadrante c) Los rayos X utilizados en el diagnoacutestico meacutedico d) La luz roja de un diodo emisor de luz como el utilizado en las pantallas de la calculadoras

8- Explica brevemente en queacute consiste la teoriacutea cuaacutentica propuesta por Planck y queacute es un cuanto Menciona

dos ejemplos que ilustren el concepto de cuantizacioacuten

FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO 9- iquestQueacute son los fotones iquestQueacute importancia tuvo la explicacioacuten de Einstein del efecto fotoeleacutectrico en el

desarrollo de la interpretacioacuten de la naturaleza de la radiacioacuten electromagneacutetica como onda y partiacutecula 10- Soacutelo una fraccioacuten de la energiacutea eleacutectrica suministrada a un foco de tungsteno se convierte en luz visible El

resto de la energiacutea se manifiesta como radiacioacuten infrarroja (calor) Un foco de 75 W convierte 15 de la energiacutea suministrada en luz visible (supoacuten que la longitud de onda es de 550 nm) iquestcuaacutentos fotones emite el foco por segundo (1 W = 1 Js)

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11- La retina del ojo humano puede detectar luz cuando la energiacutea radiante que incide sobre ella es de por lo menos 40 x 10-17 J iquestCuaacutentos fotones corresponden a esta energiacutea para la luz de longitud de onda de 600 nm

12- La clorofila absorbe luz azul con λ = 460 nm y emite luz roja con λ = 660 nm Calcula el cambio de energiacutea

neto en el sistema clorofiacutelico (en kJ) cuando se absorbe un mol de fotones de 460 nm y se emite un mol de fotones de 660 nm

13- Cuando el cobre es bombardeado con electrones de alta energiacutea se emiten rayos X Calcula la energiacutea (en

joules) asociada a los fotones si la longitud de onda de los rayos X es 0154 nm 14- La energiacutea cineacutetica del electroacuten emitido en el experimento del efecto fotoeleacutectrico es

a) mayor que la energiacutea de la luz incidente b) menor que la energiacutea de la luz incidente c) Igual que la energiacutea de la luz incidente d) independiente de la energiacutea de la luz incidente

15- Al realizar un experimento de efecto fotoeleacutectrico y graficar la energiacutea cineacutetica de los electrones emitidos

como una funcioacuten de la frecuencia de la luz incidente iquestcuaacutel es la forma de la funcioacuten Si ahora en el eje x se grafica la longitud de onda iquestqueacute forma tiene la funcioacuten

16- Cuando una luz de longitud de onda de 400 nm choca con una superficie metaacutelica de calcio la energiacutea

cineacutetica de los electrones emitidos tiene un valor de 63 x10-20 J Calcula la energiacutea de unioacuten de los electrones en el calcio y la frecuencia miacutenima de la luz requerida para producir este efecto fotoeleacutectrico

17- Se ha propuesto como fuente de hidroacutegeno la fotodisociacioacuten del agua

H2O(l) + hν ⎯rarr H2(g) + frac12 O2(g)

El ∆Ho para esta reaccioacuten calculado a partir de datos termoquiacutemicos es 2858 kJ por mol de agua descompuesto Calcula la maacutexima longitud de onda (en nm) que suministrariacutea la energiacutea necesaria para que la reaccioacuten se efectuacutee iquestEs factible utilizar luz solar como fuente de energiacutea en este proceso

18- Para descomponer una moleacutecula de monoacutexido de carbono (CO) en sus elementos se requiere de una

energiacutea miacutenima de 176 aJ iquestCuaacutentos fotones y de queacute longitud de onda se necesitan para romper un mol de moleacuteculas de CO

19- La energiacutea necesaria para extraer un electroacuten del sodio es de 23 eV

a) iquestPresenta el sodio efecto fotoeleacutectrico para luz amarilla con longitud de onda de 5 890 Aring b) Calcula la longitud de onda umbral del sodio

20- Se realizoacute un experimento fotoeleacutectrico al iluminar con un laacuteser de 450 nm (luz azul) y otro de 560 nm (luz

amarilla) la superficie limpia de un metal y midiendo el nuacutemero y la energiacutea cineacutetica de los electrones liberados iquestCuaacutel luz generariacutea maacutes electrones iquestCuaacutel luz liberariacutea electrones con mayor energiacutea cineacutetica Supoacuten que en la superficie del metal se libera la misma cantidad de energiacutea con cada laacuteser y que la frecuencia de la luz laacuteser es superior a la frecuencia umbral

ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 21- iquestQueacute son los espectros de emisioacuten iquestEn queacute se diferencian los espectros de liacuteneas de los espectros

continuos 22- iquestUna caracteriacutestica bien conocida en el espectro de emisioacuten del hidroacutegeno es la liacutenea de Balmer que

proviene de la transicioacuten entre los estados ni = 3 y nf = 2 Encuentra la diferencia de energiacutea (en kJmol) entre estos dos estados y determina la frecuencia de la liacutenea espectral

23- iquestQueacute es un nivel energeacutetico Explica la diferencia entre el estado fundamental (o basal) y el estado

excitado

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24- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno hace una transicioacuten desde un estado energeacutetico de nuacutemero cuaacutentico

principal ni al estado n = 2 si el fotoacuten emitido tiene una longitud de onda de 434 nm iquestcuaacutel es el valor de ni 25- Considera los siguientes niveles de energiacutea de un aacutetomo hipoteacutetico

E4 _________________ - 10 x 10-19 J E3 _________________ - 50 x 10-19 J E2 _________________ - 10 x 10-19 J E1 _________________ - 15 x 10-19 J

a) iquestCuaacutel es la longitud de onda del fotoacuten requerido para excitar un electroacuten desde E1 a E4 b) iquestCuaacutel es la energiacutea (en joules) que debe tener un fotoacuten para excitar un electroacuten desde el nivel E2 al

nivel E3 c) Cuando un electroacuten baja del nivel E3 al nivel E1 se dice que el aacutetomo experimenta una emisioacuten

Calcula la longitud de onda del fotoacuten emitido en este proceso 26- La energiacutea necesaria para remover un electroacuten de un aacutetomo es su energiacutea de ionizacioacuten En teacuterminos del

modelo atoacutemico de Bohr la ionizacioacuten puede considerarse como el proceso en el que el electroacuten se mueve a una oacuterbita de radio infinito Por tanto podemos calcular la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado basal suponiendo que el electroacuten sufre una transicioacuten del estado ni = 1 al estado nf = infinito

a) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno (en kJmol) b) Determina la longitud de onda maacutexima de la luz que podriacutea causar la ionizacioacuten del aacutetomo de

hidroacutegeno c) iquestSe absorbe o se emite luz durante el proceso de ionizacioacuten d) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado excitado con ni = 2

27- Calcula la energiacutea frecuencia y longitud de onda de la radiacioacuten asociada a cada una de las siguientes

transiciones electroacutenicas en el aacutetomo de hidroacutegeno a) de n = 5 a n = 2 b) de una oacuterbita con radio 053 Aring a una cuyo radio es de 848 Aring c) de n = 4 a n = 1 d) de n = 2 a n = 6

Indica la naturaleza de cada transicioacuten (absorcioacuten o emisioacuten) 28- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno en un estado excitado puede regresar al estado fundamental de dos

formas distintas a) por una transicioacuten directa en la cual se emite un fotoacuten de longitud de onda λ1 y b) a traveacutes de un estado excitado intermedio que se alcanza por la emisioacuten de un fotoacuten de longitud de onda λ2 Este estado intermedio decae luego al estado fundamental al emitir otro fotoacuten de longitud de onda λ3 Desarrolla una ecuacioacuten que relacione λ1 con λ2 y λ3

DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA 29- Explica el significado del enunciado la materia y la radiacioacuten tienen ldquonaturaleza dualrdquo

30- iquestA cuaacutel de las siguientes partiacuteculas corresponde la mayor longitud de onda

a) Una partiacutecula α movieacutendose con v = 106 cms b) Un protoacuten movieacutendose con v = 106 cms

31- Calcula la longitud de onda asociada a

a) Un electroacuten movieacutendose a 100 kms b) Un colibriacute de 10 g movieacutendose a 100 cms c) Una persona de 85 kg esquiando a 60 kmhr d) Un aacutetomo de helio que tiene una velocidad de 15 x 105 ms e) Una pelota de tenis de 58 g que viaja a 130 mihr f) iquestQueacute puedes concluir a partir de los resultados obtenidos

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32- La difraccioacuten de neutrones es una teacutecnica importante para determinar las estructuras de las moleacuteculas Calcula la velocidad de un neutroacuten que tiene una longitud de onda caracteriacutestica de 088 Aring

33- Los neutrones teacutermicos son neutrones que se mueven a velocidades comparables a las de las moleacuteculas

del aire a temperatura ambiente Estos neutrones son los maacutes efectivos para iniciar una reaccioacuten nuclear en cadena entre los isoacutetopos de 235U Calcula la longitud de onda (en nm) asociada a un rayo de neutrones que se mueven a 700 x 102 ms (La masa de un neutroacuten es = 1675 x 10-27 kg)

MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 34- iquestCuaacuteles son las limitaciones de la teoriacutea de Bohr 35- iquestQueacute es un orbital atoacutemico iquestEn queacute difiere un orbital atoacutemico de una oacuterbita 36- Describe los cuatro nuacutemeros cuaacutenticos utilizados para caracterizar un electroacuten de un aacutetomo iquestCuaacuteles de los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos determinan la energiacutea de un electroacuten en un aacutetomo de hidroacutegeno y en un aacutetomo polielectroacutenico

37- iquestCuaacutel es

a) el valor miacutenimo de n para l=3 b) la letra usada para designar el subnivel con l=3 c) el nuacutemero de electrones en un subnivel con l=3 d) el nuacutemero de diferentes subcapas cuando n=4

38- iquestA cuaacuteles subcapas corresponden los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos y cuaacutel es el nuacutemero de

electrones permitido para ocupar esas subcapas a) n=2 l=1 b) n=3 l=2 c) n=4 l=3 d) n=2 l=1 ml=0 e) n=3 l=1 ml=-1 ms=+frac12

39- Indica el nuacutemero total de

a) electrones p en F (Z=9) b) electrones s en P (Z=15) c) electrones 3d en Co (Z=27)

ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 40- iquestQueacute es la configuracioacuten electroacutenica Describe la importancia del principio de exclusioacuten de Pauli y de la

regla de Hund en la escritura de la configuracioacuten electroacutenica de los elementos iquestCuaacuteles de las siguientes porciones de diagramas de orbital que representan las configuraciones electroacutenicas del estado fundamental de ciertos elementos violan el principio de exclusioacuten de Pauli yo la regla de Hund

uarr uarr uarruarr

a)

uarr uarrdarr darr b)

uarr uarrdarr uarr c)

uarrdarr uarr uarr uarr d)

uarr uarr uarr darr uarrdarr e)

uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr f)

41- iquestQueacute significa el teacutermino ldquoapantallamiento de electronesrdquo en un aacutetomo Utiliza el aacutetomo de Li como ejemplo

y describe el efecto pantalla en la energiacutea de los electrones en un aacutetomo

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42- Explica el significado de diamagneacutetico y paramagneacutetico Menciona un ejemplo de un aacutetomo que sea

diamagneacutetico y uno que sea paramagneacutetico iquestQueacute significa la expresioacuten los electrones estaacuten apareados

43- iquestCuaacutel de las especies siguientes tiene maacutes electrones no apareados S+ S o S- Explica coacutemo llegaste a la respuesta

44- Indica cuaacutel de los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos son inaceptables en un aacutetomo y explica por

queacute a) (10frac12frac12) b) (300+frac12) c) (221+frac12) d) (43-2+frac12) e) (3211)

45- Los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos corresponden a cinco electrones distintos del mismo aacutetomo

Ordeacutenalos por energiacutea creciente En caso de que dos tengan la misma energiacutea iquestqueacute puedes concluir al respecto

a) 3 2 -1 +frac12 b) 1 0 0 +frac12 c) 2 1 1 -frac12 d) 3 2 1 +frac12 e) 2 0 0 +frac12

46- La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo neutro es 1s22s22p63s2 Escribe un conjunto completo de

nuacutemeros cuaacutenticos para cada uno de los electrones Identifica el elemento

47- Asigna un conjunto de cuatro nuacutemeros cuaacutenticos a a) Cada electroacuten del aacutetomo de carbono b) El electroacuten 4s del potasio c) Todos los electrones p del azufre d) Todos los electrones 3d del cobalto

48- Un aacutetomo puede absorber un cuanto de energiacutea y promover uno de sus electrones a un orbital de mayor

energiacutea Cuando esto ocurre se dice que el aacutetomo estaacute en un estado excitado A continuacioacuten se proporcionan las configuraciones electroacutenicas de algunos aacutetomos excitados Identifica estos aacutetomos y escribe sus configuraciones electroacutenicas en el estado fundamental

a) 1s12s1 b) 1s22s22p23d1 c) 1s22s22p64s1 d) [Ar] 4s13d104p4 e) [Ne] 3s23p43d1

49- Las configuraciones electroacutenicas siguientes corresponden a las especies hipoteacuteticas A B D y E

3A 1s22p1

16B 1s22s22p63s23p4

6D 1s22s22p12d1

8E 1s22s22p3

iquestCuaacuteles son los estados electroacutenicos de A B D y E (estado excitado estado fundamental de un aacutetomo o estado imposible)

50- Escribe las configuraciones electroacutenicas de Al Cl Ca Cr Ni Fe O Na S Co Al3+ Cl- Ca2+ Cr2+ Cr3+

Cr6+ Ni2+ Fe2+ Fe3+ O2- S2- Co2+ Co3+

a) iquestCuaacutentos electrones no apareados tiene cada uno de los aacutetomos e iones anteriores De acuerdo a tu respuesta clasifiacutecalos como diamagneacuteticos o paramagneacuteticos

b) iquestCuaacuteles tienen configuracioacuten de gas noble iquestDe queacute gas noble son isoelectroacutenicos

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 3- a) Au emite la radiacioacuten de mayor energiacutea Na emite la radiacioacuten de menor energiacutea b) λ = 45523 nm el elemento presente en la muestra es Ba

4- ν = 487 x 1014 s-1

5- λ = 00326 nm la radiacioacuten se encuentra en la regioacuten de microondas

6- λ = 1500 nm es factible utilizar la peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- c lt d lt a lt b

10- 31 x 1019 fotoness

11- 12 x 102 fotones

12- 131 x 10-22 kJ

13- E = 129 x 10-15 J

14- b)

16- Eunioacuten = 434 x 10-19 J ν0 = 655 x 1014 s-1

17- 419 nm En principio siacute en la praacutectica no

18- Un mol de fotones con λ = 113 nm

19- a) Ef gt Eamarilla No es suficiente para extraer un electroacuten del sodio por lo tanto no presenta efecto fotoeleacutectrico

b) λ0 = 5398 nm

20- La luz amarilla generaraacute maacutes electrones La luz azul generaraacute electrones con mayor energiacutea cineacutetica

22- ∆E = 182 kJmol ν = 456 x 1014 s-1

24- 5

25- a) λ = 142 nm b) E = 5 x 10-19 J c) λ = 198 nm

26- a) EI = 131301 kJmol b) λ = 912 x 10-5 m c) Absorbe d) EI = 32825 kJmol

27- a) ∆E = 458 x 10-19J ν = 69 x 1014 s-1 λ = 434 nm Emisioacuten b) ∆E = 217 x 10-18J ν = 328 x 1015 s-1 λ = 91 nm Absorcioacuten c) ∆E = 204 x 10-18J ν = 309 x 1015 s-1 λ = 97 nm Emisioacuten d) ∆E = 484 x 10-19J ν = 731 x 1014 s-1 λ = 410 nm Absorcioacuten 28- λ1 = (λ2 λ3) (λ2 + λ3) 31- a) 7 nm b) 663 x 10-23 nm

c) 469 x 10-23 nm d) 666 x 10-4 nm e) 197 x 10-25 nm 37- a) 4 b) f c) 14 d) 4 38- a) 2p 6 electrones b) 3d 10 electrones c) 4f 14 electrones d) 2py 2 electrones e) 2pz 1 electroacuten 39- a) 5 b) 4 c) 9 43- S+

44- a) c) y e) son conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos inaceptables 45- b) lt e) lt c) lt a) = d) 46- Mg 48- a) He b) N c) Na d) As e) Cl 49- A es un estado excitado B estado fundamental D estado imposible E estado fundamental

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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 4: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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Presentacioacuten

El nuevo Plan del Tronco General de Asignaturas (TGA) para las licenciaturas de la Divisioacuten de Ciencias Baacutesicas e Ingenieriacutea de la Unidad Iztapalapa fue aprobado por el Colegio Acadeacutemico de nuestra Universidad en su Sesioacuten 193 (acuerdo 1935) ocurrida el 19 de marzo de 1998 La filosofiacutea de los cambios en este TGA implica que no se limite la unidad de ensentildeanza-aprendizaje (uea) a la ensentildeanza y el aprendizaje de conocimientos especiacuteficos de las diferentes disciplinas sino que se incorpore la ensentildeanza y el aprendizaje de meacutetodos y el desarrollo de habilidades y actitudes dando mayor atencioacuten a los alumnos en varias uueeaa a traveacutes de la imparticioacuten de talleres en donde se explique la resolucioacuten de problemas tiacutepicos de la disciplina

El grupo asesor encargado del disentildeo de las uueeaa de Transformaciones Quiacutemicas y Estructura de la Materia fue coordinado por el Dr Arturo Rojo Domiacutenguez siendo miembros de dicho grupo asesor la Dra R Patricia Villamil Aguilar la Dra Mercedes T Oropeza Guzmaacuten la Dra Margarita Viniegra Ramiacuterez (Jefa del Departamento de Quiacutemica en ese entonces) la Dra Nancy C Martiacuten Guaregua la Dra Rubicelia Vargas Fosada el M en Q Jaime Reneacute Esquivel Hernaacutendez (Coordinador del TGA-Quiacutemica en ese entonces) el Dr Joseacute Luis Coacuterdova Frunz y el que suscribe esta presentacioacuten

Durante varias sesiones el grupo asesor propuso los programas de estudios correspondientes asiacute como las cartas descriptivas que permiten a los Profesores y Ayudantes de Profesor que imparten la uea una visioacuten maacutes clara de la conduccioacuten del proceso de ensentildeanza y aprendizaje y del nivel al que los cursos deben impartirse y evaluarse Para concluir sus trabajos el grupo asesor establecioacute un grupo de problemas que sirvieran de base para las sesiones de taller que se establece en el programa de la uea Estos problemas fueron el resultado de recopilaciones de diferentes libros de Quiacutemica General y algunas contribuciones originales

Al ser aprobado el TGA que ahora estaacute vigente el entonces Coordinador del TGA-Quiacutemica se encargoacute de ir mejorando y aumentando el nuacutemero de problemas para el trabajo en los talleres con la participacioacuten de los Profesores que han ido impartiendo la uea de Estructura de la Materia cada trimestre encargando la captura del material en un mismo formato y una redaccioacuten uniforme a diferentes ayudantes de profesor y antildeadiendo las respuestas a los problemas Despueacutes de varias iteraciones en la redaccioacuten y presentacioacuten de este material decidiacute editar esta versioacuten de prueba para beneficio de los alumnos del TGA de la Divisioacuten

Durante el antildeo 2002 el actual Coordinador del TGA-Quiacutemica (Dr Joseacute Gilberto Coacuterdoba Herrera) junto con los profesores Dr Arturo Rojo Domiacutenguez Dra Rubicelia Vargas Fosada y la Dra Margarita Viniegra Ramiacuterez asiacute como la ayudante de profesor M en Q Angeacutelica B Raya Rangel le dieron al problemario el presente formato

Debo enfatizar el hecho de que la autoriacutea de la presente obra es colectiva y se publica con el uacutenico objetivo de presentar a nuestros alumnos el material miacutenimo necesario para su estudio adaptado a nuestro sistema trimestral

Dr Alberto Rojas Hernaacutendez Jefe del Departamento de Quiacutemica

Diciembre de 2002

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Prefacio

Este problemario debe considerarse como un material de apoyo que no sustituye al libro de texto ni al profesor En cada Unidad (que proporciona el material para el trabajo en los talleres semanales) se incluyen problemas suficientes para trabajar durante las horas de taller con el ayudante y el profesor y para que los alumnos puedan ejercitar en casa y autoevaluarse Las series de problemas estaacuten ordenadas de tal manera que sirvan de guiacutea para distribuir el trabajo de los alumnos durante el trimestre considerando evaluaciones departamentales en las semanas 4 8 y 12 Las unidades 1 a 3 cubren el material correspondiente a los talleres de las semanas 1 a 3 las unidades 4 a 6 cubren el material correspondiente a las semanas 5 a 7 y finalmente las unidades 7 y 8 cubren parte del material correspondiente a las semanas 9 a 11 Ademaacutes el material estaacute ordenado por temas y al final de cada Unidad se encuentran las respuestas a algunos problemas propuestos no asiacute para las preguntas que implican escribir la definicioacuten o interpretacioacuten de resultados pues consideramos importante que el alumno sea capaz de redactar los conceptos utilizando sus propias palabras Es importante sentildealar que el incluir los resultados tiene como propoacutesito que el estudiante juzgue su trabajo y recomendamos fuertemente que no se usen para manipular los datos con el fin de obtener la respuesta deseada Agradeceremos mucho que cualquier error detectado o comentario sobre el material sea dirigido a la Coordinacioacuten del TGA-Quiacutemica para corregir o ampliar futuras versiones

Dr Alberto Rojas Hernaacutendez

Diciembre de 2002

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Tabla de Contenido

Tabla de Contenido 1 Unidad 1 2

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 2 FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO2 ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 3 DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA4 MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 5 ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 5 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 7

Unidad 2 8 TABLA PERIOacuteDICA8 CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS8 CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS9 ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA9 METALES Y NO METALES11 PROBLEMAS ADICIONALES 11 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 12

Unidad 3 13 SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 13 ENLACE IOacuteNICO13 ENLACE COVALENTE14 REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 15 EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO16 ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES16 POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 16 NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 17 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3 17

Unidad 4 18 MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 18 MOMENTOS DIPOLARES 19 HIBRIDACIOacuteN19 ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE20 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 21

Unidad 5 22 TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES22 DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL22 ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 23 FUERZAS INTERMOLECULARES 23 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 25

Unidad 6 26 VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL26 CAMBIOS DE ESTADO26 PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 27 VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 27 ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS28 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 28

Unidad 7 30 PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD30 PROPIEDADES COLIGATIVAS31 COLOIDES32 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7 32

Unidad 8 33 MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS33

PROGRAMA DE ESTUDIOS35 CARTA DESCRIPTIVA37

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Problemario de Talleres de Estructura de la Materia (versioacuten electroacutenica) DCBIUAM-I Obra Colectiva del DEPARTAMENTODE QUIMICA

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Unidad 1

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 1- Explica queacute significa que la energiacutea radiante sea una radiacioacuten electromagneacutetica 2- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre la frecuencia y la longitud de onda de la energiacutea radiante iquestCuaacuteles son las unidades de la longitud de onda y frecuencia de las ondas electromagneacuteticas 3- Algunos elementos emiten luz de un color especiacutefico al arder Histoacutericamente los quiacutemicos emplearon ldquola

prueba de la flamardquo para determinar si habiacutea elementos especiacuteficos en una muestra Las longitudes de onda caracteriacutesticas de algunos elementos son

Ag 3281 nm Fe 3720 nm Au 2676 nm K 4047 nm Ba 4554 nm Mg 2852 nm Ca 4227 nm Na 5896 nm Cu 3248 nm Ni 3415 nm

a) Sin necesidad de realizar caacutelculos indica cuaacutel elemento emite la radiacioacuten de mayor energiacutea y cuaacutel la

de menor energiacutea b) Cuando arde una muestra de una sustancia desconocida emite luz de frecuencia 659x1014 s-1 iquestcuaacutel

de los elementos arriba mencionados se encuentra probablemente presente en la muestra 4- Una luz de neoacuten emite radiacioacuten con una longitud de onda de 616 nm iquestCuaacutel es la frecuencia de esta

radiacioacuten Con la ayuda de un esquema del espectro electromagneacutetico indica el color asociado a esta longitud de onda

5- La unidad de tiempo en el SI de unidades es el segundo que se define como 9 192 631 770 ciclos de la

radiacioacuten asociada a un cierto proceso de emisioacuten en el aacutetomo de cesio Calcula la longitud de onda de esta radiacioacuten e indica en queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se encuentra esta longitud de onda

6- Cierta peliacutecula fotograacutefica requiere una energiacutea de radiacioacuten miacutenima de 80 kJmol para que se produzca la

exposicioacuten iquestCuaacutel es la longitud de onda de la radiacioacuten que posee la energiacutea necesaria para exponer la peliacutecula iquestSe podriacutea utilizar esta peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- Ordena las radiaciones electromagneacuteticas siguientes en orden creciente de su longitud de onda

a) Radiacioacuten de una estacioacuten de FM de radio en el 897 del cuadrante b) La radiacioacuten de una estacioacuten de AM de radio en el 1640 del cuadrante c) Los rayos X utilizados en el diagnoacutestico meacutedico d) La luz roja de un diodo emisor de luz como el utilizado en las pantallas de la calculadoras

8- Explica brevemente en queacute consiste la teoriacutea cuaacutentica propuesta por Planck y queacute es un cuanto Menciona

dos ejemplos que ilustren el concepto de cuantizacioacuten

FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO 9- iquestQueacute son los fotones iquestQueacute importancia tuvo la explicacioacuten de Einstein del efecto fotoeleacutectrico en el

desarrollo de la interpretacioacuten de la naturaleza de la radiacioacuten electromagneacutetica como onda y partiacutecula 10- Soacutelo una fraccioacuten de la energiacutea eleacutectrica suministrada a un foco de tungsteno se convierte en luz visible El

resto de la energiacutea se manifiesta como radiacioacuten infrarroja (calor) Un foco de 75 W convierte 15 de la energiacutea suministrada en luz visible (supoacuten que la longitud de onda es de 550 nm) iquestcuaacutentos fotones emite el foco por segundo (1 W = 1 Js)

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11- La retina del ojo humano puede detectar luz cuando la energiacutea radiante que incide sobre ella es de por lo menos 40 x 10-17 J iquestCuaacutentos fotones corresponden a esta energiacutea para la luz de longitud de onda de 600 nm

12- La clorofila absorbe luz azul con λ = 460 nm y emite luz roja con λ = 660 nm Calcula el cambio de energiacutea

neto en el sistema clorofiacutelico (en kJ) cuando se absorbe un mol de fotones de 460 nm y se emite un mol de fotones de 660 nm

13- Cuando el cobre es bombardeado con electrones de alta energiacutea se emiten rayos X Calcula la energiacutea (en

joules) asociada a los fotones si la longitud de onda de los rayos X es 0154 nm 14- La energiacutea cineacutetica del electroacuten emitido en el experimento del efecto fotoeleacutectrico es

a) mayor que la energiacutea de la luz incidente b) menor que la energiacutea de la luz incidente c) Igual que la energiacutea de la luz incidente d) independiente de la energiacutea de la luz incidente

15- Al realizar un experimento de efecto fotoeleacutectrico y graficar la energiacutea cineacutetica de los electrones emitidos

como una funcioacuten de la frecuencia de la luz incidente iquestcuaacutel es la forma de la funcioacuten Si ahora en el eje x se grafica la longitud de onda iquestqueacute forma tiene la funcioacuten

16- Cuando una luz de longitud de onda de 400 nm choca con una superficie metaacutelica de calcio la energiacutea

cineacutetica de los electrones emitidos tiene un valor de 63 x10-20 J Calcula la energiacutea de unioacuten de los electrones en el calcio y la frecuencia miacutenima de la luz requerida para producir este efecto fotoeleacutectrico

17- Se ha propuesto como fuente de hidroacutegeno la fotodisociacioacuten del agua

H2O(l) + hν ⎯rarr H2(g) + frac12 O2(g)

El ∆Ho para esta reaccioacuten calculado a partir de datos termoquiacutemicos es 2858 kJ por mol de agua descompuesto Calcula la maacutexima longitud de onda (en nm) que suministrariacutea la energiacutea necesaria para que la reaccioacuten se efectuacutee iquestEs factible utilizar luz solar como fuente de energiacutea en este proceso

18- Para descomponer una moleacutecula de monoacutexido de carbono (CO) en sus elementos se requiere de una

energiacutea miacutenima de 176 aJ iquestCuaacutentos fotones y de queacute longitud de onda se necesitan para romper un mol de moleacuteculas de CO

19- La energiacutea necesaria para extraer un electroacuten del sodio es de 23 eV

a) iquestPresenta el sodio efecto fotoeleacutectrico para luz amarilla con longitud de onda de 5 890 Aring b) Calcula la longitud de onda umbral del sodio

20- Se realizoacute un experimento fotoeleacutectrico al iluminar con un laacuteser de 450 nm (luz azul) y otro de 560 nm (luz

amarilla) la superficie limpia de un metal y midiendo el nuacutemero y la energiacutea cineacutetica de los electrones liberados iquestCuaacutel luz generariacutea maacutes electrones iquestCuaacutel luz liberariacutea electrones con mayor energiacutea cineacutetica Supoacuten que en la superficie del metal se libera la misma cantidad de energiacutea con cada laacuteser y que la frecuencia de la luz laacuteser es superior a la frecuencia umbral

ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 21- iquestQueacute son los espectros de emisioacuten iquestEn queacute se diferencian los espectros de liacuteneas de los espectros

continuos 22- iquestUna caracteriacutestica bien conocida en el espectro de emisioacuten del hidroacutegeno es la liacutenea de Balmer que

proviene de la transicioacuten entre los estados ni = 3 y nf = 2 Encuentra la diferencia de energiacutea (en kJmol) entre estos dos estados y determina la frecuencia de la liacutenea espectral

23- iquestQueacute es un nivel energeacutetico Explica la diferencia entre el estado fundamental (o basal) y el estado

excitado

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24- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno hace una transicioacuten desde un estado energeacutetico de nuacutemero cuaacutentico

principal ni al estado n = 2 si el fotoacuten emitido tiene una longitud de onda de 434 nm iquestcuaacutel es el valor de ni 25- Considera los siguientes niveles de energiacutea de un aacutetomo hipoteacutetico

E4 _________________ - 10 x 10-19 J E3 _________________ - 50 x 10-19 J E2 _________________ - 10 x 10-19 J E1 _________________ - 15 x 10-19 J

a) iquestCuaacutel es la longitud de onda del fotoacuten requerido para excitar un electroacuten desde E1 a E4 b) iquestCuaacutel es la energiacutea (en joules) que debe tener un fotoacuten para excitar un electroacuten desde el nivel E2 al

nivel E3 c) Cuando un electroacuten baja del nivel E3 al nivel E1 se dice que el aacutetomo experimenta una emisioacuten

Calcula la longitud de onda del fotoacuten emitido en este proceso 26- La energiacutea necesaria para remover un electroacuten de un aacutetomo es su energiacutea de ionizacioacuten En teacuterminos del

modelo atoacutemico de Bohr la ionizacioacuten puede considerarse como el proceso en el que el electroacuten se mueve a una oacuterbita de radio infinito Por tanto podemos calcular la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado basal suponiendo que el electroacuten sufre una transicioacuten del estado ni = 1 al estado nf = infinito

a) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno (en kJmol) b) Determina la longitud de onda maacutexima de la luz que podriacutea causar la ionizacioacuten del aacutetomo de

hidroacutegeno c) iquestSe absorbe o se emite luz durante el proceso de ionizacioacuten d) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado excitado con ni = 2

27- Calcula la energiacutea frecuencia y longitud de onda de la radiacioacuten asociada a cada una de las siguientes

transiciones electroacutenicas en el aacutetomo de hidroacutegeno a) de n = 5 a n = 2 b) de una oacuterbita con radio 053 Aring a una cuyo radio es de 848 Aring c) de n = 4 a n = 1 d) de n = 2 a n = 6

Indica la naturaleza de cada transicioacuten (absorcioacuten o emisioacuten) 28- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno en un estado excitado puede regresar al estado fundamental de dos

formas distintas a) por una transicioacuten directa en la cual se emite un fotoacuten de longitud de onda λ1 y b) a traveacutes de un estado excitado intermedio que se alcanza por la emisioacuten de un fotoacuten de longitud de onda λ2 Este estado intermedio decae luego al estado fundamental al emitir otro fotoacuten de longitud de onda λ3 Desarrolla una ecuacioacuten que relacione λ1 con λ2 y λ3

DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA 29- Explica el significado del enunciado la materia y la radiacioacuten tienen ldquonaturaleza dualrdquo

30- iquestA cuaacutel de las siguientes partiacuteculas corresponde la mayor longitud de onda

a) Una partiacutecula α movieacutendose con v = 106 cms b) Un protoacuten movieacutendose con v = 106 cms

31- Calcula la longitud de onda asociada a

a) Un electroacuten movieacutendose a 100 kms b) Un colibriacute de 10 g movieacutendose a 100 cms c) Una persona de 85 kg esquiando a 60 kmhr d) Un aacutetomo de helio que tiene una velocidad de 15 x 105 ms e) Una pelota de tenis de 58 g que viaja a 130 mihr f) iquestQueacute puedes concluir a partir de los resultados obtenidos

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32- La difraccioacuten de neutrones es una teacutecnica importante para determinar las estructuras de las moleacuteculas Calcula la velocidad de un neutroacuten que tiene una longitud de onda caracteriacutestica de 088 Aring

33- Los neutrones teacutermicos son neutrones que se mueven a velocidades comparables a las de las moleacuteculas

del aire a temperatura ambiente Estos neutrones son los maacutes efectivos para iniciar una reaccioacuten nuclear en cadena entre los isoacutetopos de 235U Calcula la longitud de onda (en nm) asociada a un rayo de neutrones que se mueven a 700 x 102 ms (La masa de un neutroacuten es = 1675 x 10-27 kg)

MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 34- iquestCuaacuteles son las limitaciones de la teoriacutea de Bohr 35- iquestQueacute es un orbital atoacutemico iquestEn queacute difiere un orbital atoacutemico de una oacuterbita 36- Describe los cuatro nuacutemeros cuaacutenticos utilizados para caracterizar un electroacuten de un aacutetomo iquestCuaacuteles de los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos determinan la energiacutea de un electroacuten en un aacutetomo de hidroacutegeno y en un aacutetomo polielectroacutenico

37- iquestCuaacutel es

a) el valor miacutenimo de n para l=3 b) la letra usada para designar el subnivel con l=3 c) el nuacutemero de electrones en un subnivel con l=3 d) el nuacutemero de diferentes subcapas cuando n=4

38- iquestA cuaacuteles subcapas corresponden los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos y cuaacutel es el nuacutemero de

electrones permitido para ocupar esas subcapas a) n=2 l=1 b) n=3 l=2 c) n=4 l=3 d) n=2 l=1 ml=0 e) n=3 l=1 ml=-1 ms=+frac12

39- Indica el nuacutemero total de

a) electrones p en F (Z=9) b) electrones s en P (Z=15) c) electrones 3d en Co (Z=27)

ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 40- iquestQueacute es la configuracioacuten electroacutenica Describe la importancia del principio de exclusioacuten de Pauli y de la

regla de Hund en la escritura de la configuracioacuten electroacutenica de los elementos iquestCuaacuteles de las siguientes porciones de diagramas de orbital que representan las configuraciones electroacutenicas del estado fundamental de ciertos elementos violan el principio de exclusioacuten de Pauli yo la regla de Hund

uarr uarr uarruarr

a)

uarr uarrdarr darr b)

uarr uarrdarr uarr c)

uarrdarr uarr uarr uarr d)

uarr uarr uarr darr uarrdarr e)

uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr f)

41- iquestQueacute significa el teacutermino ldquoapantallamiento de electronesrdquo en un aacutetomo Utiliza el aacutetomo de Li como ejemplo

y describe el efecto pantalla en la energiacutea de los electrones en un aacutetomo

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42- Explica el significado de diamagneacutetico y paramagneacutetico Menciona un ejemplo de un aacutetomo que sea

diamagneacutetico y uno que sea paramagneacutetico iquestQueacute significa la expresioacuten los electrones estaacuten apareados

43- iquestCuaacutel de las especies siguientes tiene maacutes electrones no apareados S+ S o S- Explica coacutemo llegaste a la respuesta

44- Indica cuaacutel de los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos son inaceptables en un aacutetomo y explica por

queacute a) (10frac12frac12) b) (300+frac12) c) (221+frac12) d) (43-2+frac12) e) (3211)

45- Los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos corresponden a cinco electrones distintos del mismo aacutetomo

Ordeacutenalos por energiacutea creciente En caso de que dos tengan la misma energiacutea iquestqueacute puedes concluir al respecto

a) 3 2 -1 +frac12 b) 1 0 0 +frac12 c) 2 1 1 -frac12 d) 3 2 1 +frac12 e) 2 0 0 +frac12

46- La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo neutro es 1s22s22p63s2 Escribe un conjunto completo de

nuacutemeros cuaacutenticos para cada uno de los electrones Identifica el elemento

47- Asigna un conjunto de cuatro nuacutemeros cuaacutenticos a a) Cada electroacuten del aacutetomo de carbono b) El electroacuten 4s del potasio c) Todos los electrones p del azufre d) Todos los electrones 3d del cobalto

48- Un aacutetomo puede absorber un cuanto de energiacutea y promover uno de sus electrones a un orbital de mayor

energiacutea Cuando esto ocurre se dice que el aacutetomo estaacute en un estado excitado A continuacioacuten se proporcionan las configuraciones electroacutenicas de algunos aacutetomos excitados Identifica estos aacutetomos y escribe sus configuraciones electroacutenicas en el estado fundamental

a) 1s12s1 b) 1s22s22p23d1 c) 1s22s22p64s1 d) [Ar] 4s13d104p4 e) [Ne] 3s23p43d1

49- Las configuraciones electroacutenicas siguientes corresponden a las especies hipoteacuteticas A B D y E

3A 1s22p1

16B 1s22s22p63s23p4

6D 1s22s22p12d1

8E 1s22s22p3

iquestCuaacuteles son los estados electroacutenicos de A B D y E (estado excitado estado fundamental de un aacutetomo o estado imposible)

50- Escribe las configuraciones electroacutenicas de Al Cl Ca Cr Ni Fe O Na S Co Al3+ Cl- Ca2+ Cr2+ Cr3+

Cr6+ Ni2+ Fe2+ Fe3+ O2- S2- Co2+ Co3+

a) iquestCuaacutentos electrones no apareados tiene cada uno de los aacutetomos e iones anteriores De acuerdo a tu respuesta clasifiacutecalos como diamagneacuteticos o paramagneacuteticos

b) iquestCuaacuteles tienen configuracioacuten de gas noble iquestDe queacute gas noble son isoelectroacutenicos

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 3- a) Au emite la radiacioacuten de mayor energiacutea Na emite la radiacioacuten de menor energiacutea b) λ = 45523 nm el elemento presente en la muestra es Ba

4- ν = 487 x 1014 s-1

5- λ = 00326 nm la radiacioacuten se encuentra en la regioacuten de microondas

6- λ = 1500 nm es factible utilizar la peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- c lt d lt a lt b

10- 31 x 1019 fotoness

11- 12 x 102 fotones

12- 131 x 10-22 kJ

13- E = 129 x 10-15 J

14- b)

16- Eunioacuten = 434 x 10-19 J ν0 = 655 x 1014 s-1

17- 419 nm En principio siacute en la praacutectica no

18- Un mol de fotones con λ = 113 nm

19- a) Ef gt Eamarilla No es suficiente para extraer un electroacuten del sodio por lo tanto no presenta efecto fotoeleacutectrico

b) λ0 = 5398 nm

20- La luz amarilla generaraacute maacutes electrones La luz azul generaraacute electrones con mayor energiacutea cineacutetica

22- ∆E = 182 kJmol ν = 456 x 1014 s-1

24- 5

25- a) λ = 142 nm b) E = 5 x 10-19 J c) λ = 198 nm

26- a) EI = 131301 kJmol b) λ = 912 x 10-5 m c) Absorbe d) EI = 32825 kJmol

27- a) ∆E = 458 x 10-19J ν = 69 x 1014 s-1 λ = 434 nm Emisioacuten b) ∆E = 217 x 10-18J ν = 328 x 1015 s-1 λ = 91 nm Absorcioacuten c) ∆E = 204 x 10-18J ν = 309 x 1015 s-1 λ = 97 nm Emisioacuten d) ∆E = 484 x 10-19J ν = 731 x 1014 s-1 λ = 410 nm Absorcioacuten 28- λ1 = (λ2 λ3) (λ2 + λ3) 31- a) 7 nm b) 663 x 10-23 nm

c) 469 x 10-23 nm d) 666 x 10-4 nm e) 197 x 10-25 nm 37- a) 4 b) f c) 14 d) 4 38- a) 2p 6 electrones b) 3d 10 electrones c) 4f 14 electrones d) 2py 2 electrones e) 2pz 1 electroacuten 39- a) 5 b) 4 c) 9 43- S+

44- a) c) y e) son conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos inaceptables 45- b) lt e) lt c) lt a) = d) 46- Mg 48- a) He b) N c) Na d) As e) Cl 49- A es un estado excitado B estado fundamental D estado imposible E estado fundamental

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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Prefacio

Este problemario debe considerarse como un material de apoyo que no sustituye al libro de texto ni al profesor En cada Unidad (que proporciona el material para el trabajo en los talleres semanales) se incluyen problemas suficientes para trabajar durante las horas de taller con el ayudante y el profesor y para que los alumnos puedan ejercitar en casa y autoevaluarse Las series de problemas estaacuten ordenadas de tal manera que sirvan de guiacutea para distribuir el trabajo de los alumnos durante el trimestre considerando evaluaciones departamentales en las semanas 4 8 y 12 Las unidades 1 a 3 cubren el material correspondiente a los talleres de las semanas 1 a 3 las unidades 4 a 6 cubren el material correspondiente a las semanas 5 a 7 y finalmente las unidades 7 y 8 cubren parte del material correspondiente a las semanas 9 a 11 Ademaacutes el material estaacute ordenado por temas y al final de cada Unidad se encuentran las respuestas a algunos problemas propuestos no asiacute para las preguntas que implican escribir la definicioacuten o interpretacioacuten de resultados pues consideramos importante que el alumno sea capaz de redactar los conceptos utilizando sus propias palabras Es importante sentildealar que el incluir los resultados tiene como propoacutesito que el estudiante juzgue su trabajo y recomendamos fuertemente que no se usen para manipular los datos con el fin de obtener la respuesta deseada Agradeceremos mucho que cualquier error detectado o comentario sobre el material sea dirigido a la Coordinacioacuten del TGA-Quiacutemica para corregir o ampliar futuras versiones

Dr Alberto Rojas Hernaacutendez

Diciembre de 2002

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Tabla de Contenido

Tabla de Contenido 1 Unidad 1 2

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 2 FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO2 ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 3 DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA4 MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 5 ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 5 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 7

Unidad 2 8 TABLA PERIOacuteDICA8 CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS8 CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS9 ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA9 METALES Y NO METALES11 PROBLEMAS ADICIONALES 11 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 12

Unidad 3 13 SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 13 ENLACE IOacuteNICO13 ENLACE COVALENTE14 REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 15 EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO16 ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES16 POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 16 NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 17 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3 17

Unidad 4 18 MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 18 MOMENTOS DIPOLARES 19 HIBRIDACIOacuteN19 ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE20 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 21

Unidad 5 22 TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES22 DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL22 ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 23 FUERZAS INTERMOLECULARES 23 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 25

Unidad 6 26 VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL26 CAMBIOS DE ESTADO26 PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 27 VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 27 ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS28 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 28

Unidad 7 30 PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD30 PROPIEDADES COLIGATIVAS31 COLOIDES32 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7 32

Unidad 8 33 MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS33

PROGRAMA DE ESTUDIOS35 CARTA DESCRIPTIVA37

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Unidad 1

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 1- Explica queacute significa que la energiacutea radiante sea una radiacioacuten electromagneacutetica 2- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre la frecuencia y la longitud de onda de la energiacutea radiante iquestCuaacuteles son las unidades de la longitud de onda y frecuencia de las ondas electromagneacuteticas 3- Algunos elementos emiten luz de un color especiacutefico al arder Histoacutericamente los quiacutemicos emplearon ldquola

prueba de la flamardquo para determinar si habiacutea elementos especiacuteficos en una muestra Las longitudes de onda caracteriacutesticas de algunos elementos son

Ag 3281 nm Fe 3720 nm Au 2676 nm K 4047 nm Ba 4554 nm Mg 2852 nm Ca 4227 nm Na 5896 nm Cu 3248 nm Ni 3415 nm

a) Sin necesidad de realizar caacutelculos indica cuaacutel elemento emite la radiacioacuten de mayor energiacutea y cuaacutel la

de menor energiacutea b) Cuando arde una muestra de una sustancia desconocida emite luz de frecuencia 659x1014 s-1 iquestcuaacutel

de los elementos arriba mencionados se encuentra probablemente presente en la muestra 4- Una luz de neoacuten emite radiacioacuten con una longitud de onda de 616 nm iquestCuaacutel es la frecuencia de esta

radiacioacuten Con la ayuda de un esquema del espectro electromagneacutetico indica el color asociado a esta longitud de onda

5- La unidad de tiempo en el SI de unidades es el segundo que se define como 9 192 631 770 ciclos de la

radiacioacuten asociada a un cierto proceso de emisioacuten en el aacutetomo de cesio Calcula la longitud de onda de esta radiacioacuten e indica en queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se encuentra esta longitud de onda

6- Cierta peliacutecula fotograacutefica requiere una energiacutea de radiacioacuten miacutenima de 80 kJmol para que se produzca la

exposicioacuten iquestCuaacutel es la longitud de onda de la radiacioacuten que posee la energiacutea necesaria para exponer la peliacutecula iquestSe podriacutea utilizar esta peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- Ordena las radiaciones electromagneacuteticas siguientes en orden creciente de su longitud de onda

a) Radiacioacuten de una estacioacuten de FM de radio en el 897 del cuadrante b) La radiacioacuten de una estacioacuten de AM de radio en el 1640 del cuadrante c) Los rayos X utilizados en el diagnoacutestico meacutedico d) La luz roja de un diodo emisor de luz como el utilizado en las pantallas de la calculadoras

8- Explica brevemente en queacute consiste la teoriacutea cuaacutentica propuesta por Planck y queacute es un cuanto Menciona

dos ejemplos que ilustren el concepto de cuantizacioacuten

FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO 9- iquestQueacute son los fotones iquestQueacute importancia tuvo la explicacioacuten de Einstein del efecto fotoeleacutectrico en el

desarrollo de la interpretacioacuten de la naturaleza de la radiacioacuten electromagneacutetica como onda y partiacutecula 10- Soacutelo una fraccioacuten de la energiacutea eleacutectrica suministrada a un foco de tungsteno se convierte en luz visible El

resto de la energiacutea se manifiesta como radiacioacuten infrarroja (calor) Un foco de 75 W convierte 15 de la energiacutea suministrada en luz visible (supoacuten que la longitud de onda es de 550 nm) iquestcuaacutentos fotones emite el foco por segundo (1 W = 1 Js)

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11- La retina del ojo humano puede detectar luz cuando la energiacutea radiante que incide sobre ella es de por lo menos 40 x 10-17 J iquestCuaacutentos fotones corresponden a esta energiacutea para la luz de longitud de onda de 600 nm

12- La clorofila absorbe luz azul con λ = 460 nm y emite luz roja con λ = 660 nm Calcula el cambio de energiacutea

neto en el sistema clorofiacutelico (en kJ) cuando se absorbe un mol de fotones de 460 nm y se emite un mol de fotones de 660 nm

13- Cuando el cobre es bombardeado con electrones de alta energiacutea se emiten rayos X Calcula la energiacutea (en

joules) asociada a los fotones si la longitud de onda de los rayos X es 0154 nm 14- La energiacutea cineacutetica del electroacuten emitido en el experimento del efecto fotoeleacutectrico es

a) mayor que la energiacutea de la luz incidente b) menor que la energiacutea de la luz incidente c) Igual que la energiacutea de la luz incidente d) independiente de la energiacutea de la luz incidente

15- Al realizar un experimento de efecto fotoeleacutectrico y graficar la energiacutea cineacutetica de los electrones emitidos

como una funcioacuten de la frecuencia de la luz incidente iquestcuaacutel es la forma de la funcioacuten Si ahora en el eje x se grafica la longitud de onda iquestqueacute forma tiene la funcioacuten

16- Cuando una luz de longitud de onda de 400 nm choca con una superficie metaacutelica de calcio la energiacutea

cineacutetica de los electrones emitidos tiene un valor de 63 x10-20 J Calcula la energiacutea de unioacuten de los electrones en el calcio y la frecuencia miacutenima de la luz requerida para producir este efecto fotoeleacutectrico

17- Se ha propuesto como fuente de hidroacutegeno la fotodisociacioacuten del agua

H2O(l) + hν ⎯rarr H2(g) + frac12 O2(g)

El ∆Ho para esta reaccioacuten calculado a partir de datos termoquiacutemicos es 2858 kJ por mol de agua descompuesto Calcula la maacutexima longitud de onda (en nm) que suministrariacutea la energiacutea necesaria para que la reaccioacuten se efectuacutee iquestEs factible utilizar luz solar como fuente de energiacutea en este proceso

18- Para descomponer una moleacutecula de monoacutexido de carbono (CO) en sus elementos se requiere de una

energiacutea miacutenima de 176 aJ iquestCuaacutentos fotones y de queacute longitud de onda se necesitan para romper un mol de moleacuteculas de CO

19- La energiacutea necesaria para extraer un electroacuten del sodio es de 23 eV

a) iquestPresenta el sodio efecto fotoeleacutectrico para luz amarilla con longitud de onda de 5 890 Aring b) Calcula la longitud de onda umbral del sodio

20- Se realizoacute un experimento fotoeleacutectrico al iluminar con un laacuteser de 450 nm (luz azul) y otro de 560 nm (luz

amarilla) la superficie limpia de un metal y midiendo el nuacutemero y la energiacutea cineacutetica de los electrones liberados iquestCuaacutel luz generariacutea maacutes electrones iquestCuaacutel luz liberariacutea electrones con mayor energiacutea cineacutetica Supoacuten que en la superficie del metal se libera la misma cantidad de energiacutea con cada laacuteser y que la frecuencia de la luz laacuteser es superior a la frecuencia umbral

ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 21- iquestQueacute son los espectros de emisioacuten iquestEn queacute se diferencian los espectros de liacuteneas de los espectros

continuos 22- iquestUna caracteriacutestica bien conocida en el espectro de emisioacuten del hidroacutegeno es la liacutenea de Balmer que

proviene de la transicioacuten entre los estados ni = 3 y nf = 2 Encuentra la diferencia de energiacutea (en kJmol) entre estos dos estados y determina la frecuencia de la liacutenea espectral

23- iquestQueacute es un nivel energeacutetico Explica la diferencia entre el estado fundamental (o basal) y el estado

excitado

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24- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno hace una transicioacuten desde un estado energeacutetico de nuacutemero cuaacutentico

principal ni al estado n = 2 si el fotoacuten emitido tiene una longitud de onda de 434 nm iquestcuaacutel es el valor de ni 25- Considera los siguientes niveles de energiacutea de un aacutetomo hipoteacutetico

E4 _________________ - 10 x 10-19 J E3 _________________ - 50 x 10-19 J E2 _________________ - 10 x 10-19 J E1 _________________ - 15 x 10-19 J

a) iquestCuaacutel es la longitud de onda del fotoacuten requerido para excitar un electroacuten desde E1 a E4 b) iquestCuaacutel es la energiacutea (en joules) que debe tener un fotoacuten para excitar un electroacuten desde el nivel E2 al

nivel E3 c) Cuando un electroacuten baja del nivel E3 al nivel E1 se dice que el aacutetomo experimenta una emisioacuten

Calcula la longitud de onda del fotoacuten emitido en este proceso 26- La energiacutea necesaria para remover un electroacuten de un aacutetomo es su energiacutea de ionizacioacuten En teacuterminos del

modelo atoacutemico de Bohr la ionizacioacuten puede considerarse como el proceso en el que el electroacuten se mueve a una oacuterbita de radio infinito Por tanto podemos calcular la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado basal suponiendo que el electroacuten sufre una transicioacuten del estado ni = 1 al estado nf = infinito

a) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno (en kJmol) b) Determina la longitud de onda maacutexima de la luz que podriacutea causar la ionizacioacuten del aacutetomo de

hidroacutegeno c) iquestSe absorbe o se emite luz durante el proceso de ionizacioacuten d) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado excitado con ni = 2

27- Calcula la energiacutea frecuencia y longitud de onda de la radiacioacuten asociada a cada una de las siguientes

transiciones electroacutenicas en el aacutetomo de hidroacutegeno a) de n = 5 a n = 2 b) de una oacuterbita con radio 053 Aring a una cuyo radio es de 848 Aring c) de n = 4 a n = 1 d) de n = 2 a n = 6

Indica la naturaleza de cada transicioacuten (absorcioacuten o emisioacuten) 28- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno en un estado excitado puede regresar al estado fundamental de dos

formas distintas a) por una transicioacuten directa en la cual se emite un fotoacuten de longitud de onda λ1 y b) a traveacutes de un estado excitado intermedio que se alcanza por la emisioacuten de un fotoacuten de longitud de onda λ2 Este estado intermedio decae luego al estado fundamental al emitir otro fotoacuten de longitud de onda λ3 Desarrolla una ecuacioacuten que relacione λ1 con λ2 y λ3

DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA 29- Explica el significado del enunciado la materia y la radiacioacuten tienen ldquonaturaleza dualrdquo

30- iquestA cuaacutel de las siguientes partiacuteculas corresponde la mayor longitud de onda

a) Una partiacutecula α movieacutendose con v = 106 cms b) Un protoacuten movieacutendose con v = 106 cms

31- Calcula la longitud de onda asociada a

a) Un electroacuten movieacutendose a 100 kms b) Un colibriacute de 10 g movieacutendose a 100 cms c) Una persona de 85 kg esquiando a 60 kmhr d) Un aacutetomo de helio que tiene una velocidad de 15 x 105 ms e) Una pelota de tenis de 58 g que viaja a 130 mihr f) iquestQueacute puedes concluir a partir de los resultados obtenidos

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32- La difraccioacuten de neutrones es una teacutecnica importante para determinar las estructuras de las moleacuteculas Calcula la velocidad de un neutroacuten que tiene una longitud de onda caracteriacutestica de 088 Aring

33- Los neutrones teacutermicos son neutrones que se mueven a velocidades comparables a las de las moleacuteculas

del aire a temperatura ambiente Estos neutrones son los maacutes efectivos para iniciar una reaccioacuten nuclear en cadena entre los isoacutetopos de 235U Calcula la longitud de onda (en nm) asociada a un rayo de neutrones que se mueven a 700 x 102 ms (La masa de un neutroacuten es = 1675 x 10-27 kg)

MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 34- iquestCuaacuteles son las limitaciones de la teoriacutea de Bohr 35- iquestQueacute es un orbital atoacutemico iquestEn queacute difiere un orbital atoacutemico de una oacuterbita 36- Describe los cuatro nuacutemeros cuaacutenticos utilizados para caracterizar un electroacuten de un aacutetomo iquestCuaacuteles de los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos determinan la energiacutea de un electroacuten en un aacutetomo de hidroacutegeno y en un aacutetomo polielectroacutenico

37- iquestCuaacutel es

a) el valor miacutenimo de n para l=3 b) la letra usada para designar el subnivel con l=3 c) el nuacutemero de electrones en un subnivel con l=3 d) el nuacutemero de diferentes subcapas cuando n=4

38- iquestA cuaacuteles subcapas corresponden los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos y cuaacutel es el nuacutemero de

electrones permitido para ocupar esas subcapas a) n=2 l=1 b) n=3 l=2 c) n=4 l=3 d) n=2 l=1 ml=0 e) n=3 l=1 ml=-1 ms=+frac12

39- Indica el nuacutemero total de

a) electrones p en F (Z=9) b) electrones s en P (Z=15) c) electrones 3d en Co (Z=27)

ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 40- iquestQueacute es la configuracioacuten electroacutenica Describe la importancia del principio de exclusioacuten de Pauli y de la

regla de Hund en la escritura de la configuracioacuten electroacutenica de los elementos iquestCuaacuteles de las siguientes porciones de diagramas de orbital que representan las configuraciones electroacutenicas del estado fundamental de ciertos elementos violan el principio de exclusioacuten de Pauli yo la regla de Hund

uarr uarr uarruarr

a)

uarr uarrdarr darr b)

uarr uarrdarr uarr c)

uarrdarr uarr uarr uarr d)

uarr uarr uarr darr uarrdarr e)

uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr f)

41- iquestQueacute significa el teacutermino ldquoapantallamiento de electronesrdquo en un aacutetomo Utiliza el aacutetomo de Li como ejemplo

y describe el efecto pantalla en la energiacutea de los electrones en un aacutetomo

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42- Explica el significado de diamagneacutetico y paramagneacutetico Menciona un ejemplo de un aacutetomo que sea

diamagneacutetico y uno que sea paramagneacutetico iquestQueacute significa la expresioacuten los electrones estaacuten apareados

43- iquestCuaacutel de las especies siguientes tiene maacutes electrones no apareados S+ S o S- Explica coacutemo llegaste a la respuesta

44- Indica cuaacutel de los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos son inaceptables en un aacutetomo y explica por

queacute a) (10frac12frac12) b) (300+frac12) c) (221+frac12) d) (43-2+frac12) e) (3211)

45- Los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos corresponden a cinco electrones distintos del mismo aacutetomo

Ordeacutenalos por energiacutea creciente En caso de que dos tengan la misma energiacutea iquestqueacute puedes concluir al respecto

a) 3 2 -1 +frac12 b) 1 0 0 +frac12 c) 2 1 1 -frac12 d) 3 2 1 +frac12 e) 2 0 0 +frac12

46- La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo neutro es 1s22s22p63s2 Escribe un conjunto completo de

nuacutemeros cuaacutenticos para cada uno de los electrones Identifica el elemento

47- Asigna un conjunto de cuatro nuacutemeros cuaacutenticos a a) Cada electroacuten del aacutetomo de carbono b) El electroacuten 4s del potasio c) Todos los electrones p del azufre d) Todos los electrones 3d del cobalto

48- Un aacutetomo puede absorber un cuanto de energiacutea y promover uno de sus electrones a un orbital de mayor

energiacutea Cuando esto ocurre se dice que el aacutetomo estaacute en un estado excitado A continuacioacuten se proporcionan las configuraciones electroacutenicas de algunos aacutetomos excitados Identifica estos aacutetomos y escribe sus configuraciones electroacutenicas en el estado fundamental

a) 1s12s1 b) 1s22s22p23d1 c) 1s22s22p64s1 d) [Ar] 4s13d104p4 e) [Ne] 3s23p43d1

49- Las configuraciones electroacutenicas siguientes corresponden a las especies hipoteacuteticas A B D y E

3A 1s22p1

16B 1s22s22p63s23p4

6D 1s22s22p12d1

8E 1s22s22p3

iquestCuaacuteles son los estados electroacutenicos de A B D y E (estado excitado estado fundamental de un aacutetomo o estado imposible)

50- Escribe las configuraciones electroacutenicas de Al Cl Ca Cr Ni Fe O Na S Co Al3+ Cl- Ca2+ Cr2+ Cr3+

Cr6+ Ni2+ Fe2+ Fe3+ O2- S2- Co2+ Co3+

a) iquestCuaacutentos electrones no apareados tiene cada uno de los aacutetomos e iones anteriores De acuerdo a tu respuesta clasifiacutecalos como diamagneacuteticos o paramagneacuteticos

b) iquestCuaacuteles tienen configuracioacuten de gas noble iquestDe queacute gas noble son isoelectroacutenicos

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 3- a) Au emite la radiacioacuten de mayor energiacutea Na emite la radiacioacuten de menor energiacutea b) λ = 45523 nm el elemento presente en la muestra es Ba

4- ν = 487 x 1014 s-1

5- λ = 00326 nm la radiacioacuten se encuentra en la regioacuten de microondas

6- λ = 1500 nm es factible utilizar la peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- c lt d lt a lt b

10- 31 x 1019 fotoness

11- 12 x 102 fotones

12- 131 x 10-22 kJ

13- E = 129 x 10-15 J

14- b)

16- Eunioacuten = 434 x 10-19 J ν0 = 655 x 1014 s-1

17- 419 nm En principio siacute en la praacutectica no

18- Un mol de fotones con λ = 113 nm

19- a) Ef gt Eamarilla No es suficiente para extraer un electroacuten del sodio por lo tanto no presenta efecto fotoeleacutectrico

b) λ0 = 5398 nm

20- La luz amarilla generaraacute maacutes electrones La luz azul generaraacute electrones con mayor energiacutea cineacutetica

22- ∆E = 182 kJmol ν = 456 x 1014 s-1

24- 5

25- a) λ = 142 nm b) E = 5 x 10-19 J c) λ = 198 nm

26- a) EI = 131301 kJmol b) λ = 912 x 10-5 m c) Absorbe d) EI = 32825 kJmol

27- a) ∆E = 458 x 10-19J ν = 69 x 1014 s-1 λ = 434 nm Emisioacuten b) ∆E = 217 x 10-18J ν = 328 x 1015 s-1 λ = 91 nm Absorcioacuten c) ∆E = 204 x 10-18J ν = 309 x 1015 s-1 λ = 97 nm Emisioacuten d) ∆E = 484 x 10-19J ν = 731 x 1014 s-1 λ = 410 nm Absorcioacuten 28- λ1 = (λ2 λ3) (λ2 + λ3) 31- a) 7 nm b) 663 x 10-23 nm

c) 469 x 10-23 nm d) 666 x 10-4 nm e) 197 x 10-25 nm 37- a) 4 b) f c) 14 d) 4 38- a) 2p 6 electrones b) 3d 10 electrones c) 4f 14 electrones d) 2py 2 electrones e) 2pz 1 electroacuten 39- a) 5 b) 4 c) 9 43- S+

44- a) c) y e) son conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos inaceptables 45- b) lt e) lt c) lt a) = d) 46- Mg 48- a) He b) N c) Na d) As e) Cl 49- A es un estado excitado B estado fundamental D estado imposible E estado fundamental

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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 6: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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Tabla de Contenido

Tabla de Contenido 1 Unidad 1 2

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 2 FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO2 ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 3 DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA4 MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 5 ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 5 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 7

Unidad 2 8 TABLA PERIOacuteDICA8 CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS8 CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS9 ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA9 METALES Y NO METALES11 PROBLEMAS ADICIONALES 11 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 12

Unidad 3 13 SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 13 ENLACE IOacuteNICO13 ENLACE COVALENTE14 REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 15 EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO16 ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES16 POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 16 NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 17 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3 17

Unidad 4 18 MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 18 MOMENTOS DIPOLARES 19 HIBRIDACIOacuteN19 ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE20 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 21

Unidad 5 22 TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES22 DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL22 ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 23 FUERZAS INTERMOLECULARES 23 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 25

Unidad 6 26 VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL26 CAMBIOS DE ESTADO26 PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 27 VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 27 ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS28 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 28

Unidad 7 30 PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD30 PROPIEDADES COLIGATIVAS31 COLOIDES32 RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7 32

Unidad 8 33 MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS33

PROGRAMA DE ESTUDIOS35 CARTA DESCRIPTIVA37

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Problemario de Talleres de Estructura de la Materia (versioacuten electroacutenica) DCBIUAM-I Obra Colectiva del DEPARTAMENTODE QUIMICA

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Unidad 1

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 1- Explica queacute significa que la energiacutea radiante sea una radiacioacuten electromagneacutetica 2- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre la frecuencia y la longitud de onda de la energiacutea radiante iquestCuaacuteles son las unidades de la longitud de onda y frecuencia de las ondas electromagneacuteticas 3- Algunos elementos emiten luz de un color especiacutefico al arder Histoacutericamente los quiacutemicos emplearon ldquola

prueba de la flamardquo para determinar si habiacutea elementos especiacuteficos en una muestra Las longitudes de onda caracteriacutesticas de algunos elementos son

Ag 3281 nm Fe 3720 nm Au 2676 nm K 4047 nm Ba 4554 nm Mg 2852 nm Ca 4227 nm Na 5896 nm Cu 3248 nm Ni 3415 nm

a) Sin necesidad de realizar caacutelculos indica cuaacutel elemento emite la radiacioacuten de mayor energiacutea y cuaacutel la

de menor energiacutea b) Cuando arde una muestra de una sustancia desconocida emite luz de frecuencia 659x1014 s-1 iquestcuaacutel

de los elementos arriba mencionados se encuentra probablemente presente en la muestra 4- Una luz de neoacuten emite radiacioacuten con una longitud de onda de 616 nm iquestCuaacutel es la frecuencia de esta

radiacioacuten Con la ayuda de un esquema del espectro electromagneacutetico indica el color asociado a esta longitud de onda

5- La unidad de tiempo en el SI de unidades es el segundo que se define como 9 192 631 770 ciclos de la

radiacioacuten asociada a un cierto proceso de emisioacuten en el aacutetomo de cesio Calcula la longitud de onda de esta radiacioacuten e indica en queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se encuentra esta longitud de onda

6- Cierta peliacutecula fotograacutefica requiere una energiacutea de radiacioacuten miacutenima de 80 kJmol para que se produzca la

exposicioacuten iquestCuaacutel es la longitud de onda de la radiacioacuten que posee la energiacutea necesaria para exponer la peliacutecula iquestSe podriacutea utilizar esta peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- Ordena las radiaciones electromagneacuteticas siguientes en orden creciente de su longitud de onda

a) Radiacioacuten de una estacioacuten de FM de radio en el 897 del cuadrante b) La radiacioacuten de una estacioacuten de AM de radio en el 1640 del cuadrante c) Los rayos X utilizados en el diagnoacutestico meacutedico d) La luz roja de un diodo emisor de luz como el utilizado en las pantallas de la calculadoras

8- Explica brevemente en queacute consiste la teoriacutea cuaacutentica propuesta por Planck y queacute es un cuanto Menciona

dos ejemplos que ilustren el concepto de cuantizacioacuten

FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO 9- iquestQueacute son los fotones iquestQueacute importancia tuvo la explicacioacuten de Einstein del efecto fotoeleacutectrico en el

desarrollo de la interpretacioacuten de la naturaleza de la radiacioacuten electromagneacutetica como onda y partiacutecula 10- Soacutelo una fraccioacuten de la energiacutea eleacutectrica suministrada a un foco de tungsteno se convierte en luz visible El

resto de la energiacutea se manifiesta como radiacioacuten infrarroja (calor) Un foco de 75 W convierte 15 de la energiacutea suministrada en luz visible (supoacuten que la longitud de onda es de 550 nm) iquestcuaacutentos fotones emite el foco por segundo (1 W = 1 Js)

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11- La retina del ojo humano puede detectar luz cuando la energiacutea radiante que incide sobre ella es de por lo menos 40 x 10-17 J iquestCuaacutentos fotones corresponden a esta energiacutea para la luz de longitud de onda de 600 nm

12- La clorofila absorbe luz azul con λ = 460 nm y emite luz roja con λ = 660 nm Calcula el cambio de energiacutea

neto en el sistema clorofiacutelico (en kJ) cuando se absorbe un mol de fotones de 460 nm y se emite un mol de fotones de 660 nm

13- Cuando el cobre es bombardeado con electrones de alta energiacutea se emiten rayos X Calcula la energiacutea (en

joules) asociada a los fotones si la longitud de onda de los rayos X es 0154 nm 14- La energiacutea cineacutetica del electroacuten emitido en el experimento del efecto fotoeleacutectrico es

a) mayor que la energiacutea de la luz incidente b) menor que la energiacutea de la luz incidente c) Igual que la energiacutea de la luz incidente d) independiente de la energiacutea de la luz incidente

15- Al realizar un experimento de efecto fotoeleacutectrico y graficar la energiacutea cineacutetica de los electrones emitidos

como una funcioacuten de la frecuencia de la luz incidente iquestcuaacutel es la forma de la funcioacuten Si ahora en el eje x se grafica la longitud de onda iquestqueacute forma tiene la funcioacuten

16- Cuando una luz de longitud de onda de 400 nm choca con una superficie metaacutelica de calcio la energiacutea

cineacutetica de los electrones emitidos tiene un valor de 63 x10-20 J Calcula la energiacutea de unioacuten de los electrones en el calcio y la frecuencia miacutenima de la luz requerida para producir este efecto fotoeleacutectrico

17- Se ha propuesto como fuente de hidroacutegeno la fotodisociacioacuten del agua

H2O(l) + hν ⎯rarr H2(g) + frac12 O2(g)

El ∆Ho para esta reaccioacuten calculado a partir de datos termoquiacutemicos es 2858 kJ por mol de agua descompuesto Calcula la maacutexima longitud de onda (en nm) que suministrariacutea la energiacutea necesaria para que la reaccioacuten se efectuacutee iquestEs factible utilizar luz solar como fuente de energiacutea en este proceso

18- Para descomponer una moleacutecula de monoacutexido de carbono (CO) en sus elementos se requiere de una

energiacutea miacutenima de 176 aJ iquestCuaacutentos fotones y de queacute longitud de onda se necesitan para romper un mol de moleacuteculas de CO

19- La energiacutea necesaria para extraer un electroacuten del sodio es de 23 eV

a) iquestPresenta el sodio efecto fotoeleacutectrico para luz amarilla con longitud de onda de 5 890 Aring b) Calcula la longitud de onda umbral del sodio

20- Se realizoacute un experimento fotoeleacutectrico al iluminar con un laacuteser de 450 nm (luz azul) y otro de 560 nm (luz

amarilla) la superficie limpia de un metal y midiendo el nuacutemero y la energiacutea cineacutetica de los electrones liberados iquestCuaacutel luz generariacutea maacutes electrones iquestCuaacutel luz liberariacutea electrones con mayor energiacutea cineacutetica Supoacuten que en la superficie del metal se libera la misma cantidad de energiacutea con cada laacuteser y que la frecuencia de la luz laacuteser es superior a la frecuencia umbral

ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 21- iquestQueacute son los espectros de emisioacuten iquestEn queacute se diferencian los espectros de liacuteneas de los espectros

continuos 22- iquestUna caracteriacutestica bien conocida en el espectro de emisioacuten del hidroacutegeno es la liacutenea de Balmer que

proviene de la transicioacuten entre los estados ni = 3 y nf = 2 Encuentra la diferencia de energiacutea (en kJmol) entre estos dos estados y determina la frecuencia de la liacutenea espectral

23- iquestQueacute es un nivel energeacutetico Explica la diferencia entre el estado fundamental (o basal) y el estado

excitado

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24- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno hace una transicioacuten desde un estado energeacutetico de nuacutemero cuaacutentico

principal ni al estado n = 2 si el fotoacuten emitido tiene una longitud de onda de 434 nm iquestcuaacutel es el valor de ni 25- Considera los siguientes niveles de energiacutea de un aacutetomo hipoteacutetico

E4 _________________ - 10 x 10-19 J E3 _________________ - 50 x 10-19 J E2 _________________ - 10 x 10-19 J E1 _________________ - 15 x 10-19 J

a) iquestCuaacutel es la longitud de onda del fotoacuten requerido para excitar un electroacuten desde E1 a E4 b) iquestCuaacutel es la energiacutea (en joules) que debe tener un fotoacuten para excitar un electroacuten desde el nivel E2 al

nivel E3 c) Cuando un electroacuten baja del nivel E3 al nivel E1 se dice que el aacutetomo experimenta una emisioacuten

Calcula la longitud de onda del fotoacuten emitido en este proceso 26- La energiacutea necesaria para remover un electroacuten de un aacutetomo es su energiacutea de ionizacioacuten En teacuterminos del

modelo atoacutemico de Bohr la ionizacioacuten puede considerarse como el proceso en el que el electroacuten se mueve a una oacuterbita de radio infinito Por tanto podemos calcular la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado basal suponiendo que el electroacuten sufre una transicioacuten del estado ni = 1 al estado nf = infinito

a) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno (en kJmol) b) Determina la longitud de onda maacutexima de la luz que podriacutea causar la ionizacioacuten del aacutetomo de

hidroacutegeno c) iquestSe absorbe o se emite luz durante el proceso de ionizacioacuten d) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado excitado con ni = 2

27- Calcula la energiacutea frecuencia y longitud de onda de la radiacioacuten asociada a cada una de las siguientes

transiciones electroacutenicas en el aacutetomo de hidroacutegeno a) de n = 5 a n = 2 b) de una oacuterbita con radio 053 Aring a una cuyo radio es de 848 Aring c) de n = 4 a n = 1 d) de n = 2 a n = 6

Indica la naturaleza de cada transicioacuten (absorcioacuten o emisioacuten) 28- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno en un estado excitado puede regresar al estado fundamental de dos

formas distintas a) por una transicioacuten directa en la cual se emite un fotoacuten de longitud de onda λ1 y b) a traveacutes de un estado excitado intermedio que se alcanza por la emisioacuten de un fotoacuten de longitud de onda λ2 Este estado intermedio decae luego al estado fundamental al emitir otro fotoacuten de longitud de onda λ3 Desarrolla una ecuacioacuten que relacione λ1 con λ2 y λ3

DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA 29- Explica el significado del enunciado la materia y la radiacioacuten tienen ldquonaturaleza dualrdquo

30- iquestA cuaacutel de las siguientes partiacuteculas corresponde la mayor longitud de onda

a) Una partiacutecula α movieacutendose con v = 106 cms b) Un protoacuten movieacutendose con v = 106 cms

31- Calcula la longitud de onda asociada a

a) Un electroacuten movieacutendose a 100 kms b) Un colibriacute de 10 g movieacutendose a 100 cms c) Una persona de 85 kg esquiando a 60 kmhr d) Un aacutetomo de helio que tiene una velocidad de 15 x 105 ms e) Una pelota de tenis de 58 g que viaja a 130 mihr f) iquestQueacute puedes concluir a partir de los resultados obtenidos

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32- La difraccioacuten de neutrones es una teacutecnica importante para determinar las estructuras de las moleacuteculas Calcula la velocidad de un neutroacuten que tiene una longitud de onda caracteriacutestica de 088 Aring

33- Los neutrones teacutermicos son neutrones que se mueven a velocidades comparables a las de las moleacuteculas

del aire a temperatura ambiente Estos neutrones son los maacutes efectivos para iniciar una reaccioacuten nuclear en cadena entre los isoacutetopos de 235U Calcula la longitud de onda (en nm) asociada a un rayo de neutrones que se mueven a 700 x 102 ms (La masa de un neutroacuten es = 1675 x 10-27 kg)

MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 34- iquestCuaacuteles son las limitaciones de la teoriacutea de Bohr 35- iquestQueacute es un orbital atoacutemico iquestEn queacute difiere un orbital atoacutemico de una oacuterbita 36- Describe los cuatro nuacutemeros cuaacutenticos utilizados para caracterizar un electroacuten de un aacutetomo iquestCuaacuteles de los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos determinan la energiacutea de un electroacuten en un aacutetomo de hidroacutegeno y en un aacutetomo polielectroacutenico

37- iquestCuaacutel es

a) el valor miacutenimo de n para l=3 b) la letra usada para designar el subnivel con l=3 c) el nuacutemero de electrones en un subnivel con l=3 d) el nuacutemero de diferentes subcapas cuando n=4

38- iquestA cuaacuteles subcapas corresponden los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos y cuaacutel es el nuacutemero de

electrones permitido para ocupar esas subcapas a) n=2 l=1 b) n=3 l=2 c) n=4 l=3 d) n=2 l=1 ml=0 e) n=3 l=1 ml=-1 ms=+frac12

39- Indica el nuacutemero total de

a) electrones p en F (Z=9) b) electrones s en P (Z=15) c) electrones 3d en Co (Z=27)

ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 40- iquestQueacute es la configuracioacuten electroacutenica Describe la importancia del principio de exclusioacuten de Pauli y de la

regla de Hund en la escritura de la configuracioacuten electroacutenica de los elementos iquestCuaacuteles de las siguientes porciones de diagramas de orbital que representan las configuraciones electroacutenicas del estado fundamental de ciertos elementos violan el principio de exclusioacuten de Pauli yo la regla de Hund

uarr uarr uarruarr

a)

uarr uarrdarr darr b)

uarr uarrdarr uarr c)

uarrdarr uarr uarr uarr d)

uarr uarr uarr darr uarrdarr e)

uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr f)

41- iquestQueacute significa el teacutermino ldquoapantallamiento de electronesrdquo en un aacutetomo Utiliza el aacutetomo de Li como ejemplo

y describe el efecto pantalla en la energiacutea de los electrones en un aacutetomo

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42- Explica el significado de diamagneacutetico y paramagneacutetico Menciona un ejemplo de un aacutetomo que sea

diamagneacutetico y uno que sea paramagneacutetico iquestQueacute significa la expresioacuten los electrones estaacuten apareados

43- iquestCuaacutel de las especies siguientes tiene maacutes electrones no apareados S+ S o S- Explica coacutemo llegaste a la respuesta

44- Indica cuaacutel de los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos son inaceptables en un aacutetomo y explica por

queacute a) (10frac12frac12) b) (300+frac12) c) (221+frac12) d) (43-2+frac12) e) (3211)

45- Los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos corresponden a cinco electrones distintos del mismo aacutetomo

Ordeacutenalos por energiacutea creciente En caso de que dos tengan la misma energiacutea iquestqueacute puedes concluir al respecto

a) 3 2 -1 +frac12 b) 1 0 0 +frac12 c) 2 1 1 -frac12 d) 3 2 1 +frac12 e) 2 0 0 +frac12

46- La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo neutro es 1s22s22p63s2 Escribe un conjunto completo de

nuacutemeros cuaacutenticos para cada uno de los electrones Identifica el elemento

47- Asigna un conjunto de cuatro nuacutemeros cuaacutenticos a a) Cada electroacuten del aacutetomo de carbono b) El electroacuten 4s del potasio c) Todos los electrones p del azufre d) Todos los electrones 3d del cobalto

48- Un aacutetomo puede absorber un cuanto de energiacutea y promover uno de sus electrones a un orbital de mayor

energiacutea Cuando esto ocurre se dice que el aacutetomo estaacute en un estado excitado A continuacioacuten se proporcionan las configuraciones electroacutenicas de algunos aacutetomos excitados Identifica estos aacutetomos y escribe sus configuraciones electroacutenicas en el estado fundamental

a) 1s12s1 b) 1s22s22p23d1 c) 1s22s22p64s1 d) [Ar] 4s13d104p4 e) [Ne] 3s23p43d1

49- Las configuraciones electroacutenicas siguientes corresponden a las especies hipoteacuteticas A B D y E

3A 1s22p1

16B 1s22s22p63s23p4

6D 1s22s22p12d1

8E 1s22s22p3

iquestCuaacuteles son los estados electroacutenicos de A B D y E (estado excitado estado fundamental de un aacutetomo o estado imposible)

50- Escribe las configuraciones electroacutenicas de Al Cl Ca Cr Ni Fe O Na S Co Al3+ Cl- Ca2+ Cr2+ Cr3+

Cr6+ Ni2+ Fe2+ Fe3+ O2- S2- Co2+ Co3+

a) iquestCuaacutentos electrones no apareados tiene cada uno de los aacutetomos e iones anteriores De acuerdo a tu respuesta clasifiacutecalos como diamagneacuteticos o paramagneacuteticos

b) iquestCuaacuteles tienen configuracioacuten de gas noble iquestDe queacute gas noble son isoelectroacutenicos

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 3- a) Au emite la radiacioacuten de mayor energiacutea Na emite la radiacioacuten de menor energiacutea b) λ = 45523 nm el elemento presente en la muestra es Ba

4- ν = 487 x 1014 s-1

5- λ = 00326 nm la radiacioacuten se encuentra en la regioacuten de microondas

6- λ = 1500 nm es factible utilizar la peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- c lt d lt a lt b

10- 31 x 1019 fotoness

11- 12 x 102 fotones

12- 131 x 10-22 kJ

13- E = 129 x 10-15 J

14- b)

16- Eunioacuten = 434 x 10-19 J ν0 = 655 x 1014 s-1

17- 419 nm En principio siacute en la praacutectica no

18- Un mol de fotones con λ = 113 nm

19- a) Ef gt Eamarilla No es suficiente para extraer un electroacuten del sodio por lo tanto no presenta efecto fotoeleacutectrico

b) λ0 = 5398 nm

20- La luz amarilla generaraacute maacutes electrones La luz azul generaraacute electrones con mayor energiacutea cineacutetica

22- ∆E = 182 kJmol ν = 456 x 1014 s-1

24- 5

25- a) λ = 142 nm b) E = 5 x 10-19 J c) λ = 198 nm

26- a) EI = 131301 kJmol b) λ = 912 x 10-5 m c) Absorbe d) EI = 32825 kJmol

27- a) ∆E = 458 x 10-19J ν = 69 x 1014 s-1 λ = 434 nm Emisioacuten b) ∆E = 217 x 10-18J ν = 328 x 1015 s-1 λ = 91 nm Absorcioacuten c) ∆E = 204 x 10-18J ν = 309 x 1015 s-1 λ = 97 nm Emisioacuten d) ∆E = 484 x 10-19J ν = 731 x 1014 s-1 λ = 410 nm Absorcioacuten 28- λ1 = (λ2 λ3) (λ2 + λ3) 31- a) 7 nm b) 663 x 10-23 nm

c) 469 x 10-23 nm d) 666 x 10-4 nm e) 197 x 10-25 nm 37- a) 4 b) f c) 14 d) 4 38- a) 2p 6 electrones b) 3d 10 electrones c) 4f 14 electrones d) 2py 2 electrones e) 2pz 1 electroacuten 39- a) 5 b) 4 c) 9 43- S+

44- a) c) y e) son conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos inaceptables 45- b) lt e) lt c) lt a) = d) 46- Mg 48- a) He b) N c) Na d) As e) Cl 49- A es un estado excitado B estado fundamental D estado imposible E estado fundamental

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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Unidad 1

RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA 1- Explica queacute significa que la energiacutea radiante sea una radiacioacuten electromagneacutetica 2- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre la frecuencia y la longitud de onda de la energiacutea radiante iquestCuaacuteles son las unidades de la longitud de onda y frecuencia de las ondas electromagneacuteticas 3- Algunos elementos emiten luz de un color especiacutefico al arder Histoacutericamente los quiacutemicos emplearon ldquola

prueba de la flamardquo para determinar si habiacutea elementos especiacuteficos en una muestra Las longitudes de onda caracteriacutesticas de algunos elementos son

Ag 3281 nm Fe 3720 nm Au 2676 nm K 4047 nm Ba 4554 nm Mg 2852 nm Ca 4227 nm Na 5896 nm Cu 3248 nm Ni 3415 nm

a) Sin necesidad de realizar caacutelculos indica cuaacutel elemento emite la radiacioacuten de mayor energiacutea y cuaacutel la

de menor energiacutea b) Cuando arde una muestra de una sustancia desconocida emite luz de frecuencia 659x1014 s-1 iquestcuaacutel

de los elementos arriba mencionados se encuentra probablemente presente en la muestra 4- Una luz de neoacuten emite radiacioacuten con una longitud de onda de 616 nm iquestCuaacutel es la frecuencia de esta

radiacioacuten Con la ayuda de un esquema del espectro electromagneacutetico indica el color asociado a esta longitud de onda

5- La unidad de tiempo en el SI de unidades es el segundo que se define como 9 192 631 770 ciclos de la

radiacioacuten asociada a un cierto proceso de emisioacuten en el aacutetomo de cesio Calcula la longitud de onda de esta radiacioacuten e indica en queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se encuentra esta longitud de onda

6- Cierta peliacutecula fotograacutefica requiere una energiacutea de radiacioacuten miacutenima de 80 kJmol para que se produzca la

exposicioacuten iquestCuaacutel es la longitud de onda de la radiacioacuten que posee la energiacutea necesaria para exponer la peliacutecula iquestSe podriacutea utilizar esta peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- Ordena las radiaciones electromagneacuteticas siguientes en orden creciente de su longitud de onda

a) Radiacioacuten de una estacioacuten de FM de radio en el 897 del cuadrante b) La radiacioacuten de una estacioacuten de AM de radio en el 1640 del cuadrante c) Los rayos X utilizados en el diagnoacutestico meacutedico d) La luz roja de un diodo emisor de luz como el utilizado en las pantallas de la calculadoras

8- Explica brevemente en queacute consiste la teoriacutea cuaacutentica propuesta por Planck y queacute es un cuanto Menciona

dos ejemplos que ilustren el concepto de cuantizacioacuten

FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO 9- iquestQueacute son los fotones iquestQueacute importancia tuvo la explicacioacuten de Einstein del efecto fotoeleacutectrico en el

desarrollo de la interpretacioacuten de la naturaleza de la radiacioacuten electromagneacutetica como onda y partiacutecula 10- Soacutelo una fraccioacuten de la energiacutea eleacutectrica suministrada a un foco de tungsteno se convierte en luz visible El

resto de la energiacutea se manifiesta como radiacioacuten infrarroja (calor) Un foco de 75 W convierte 15 de la energiacutea suministrada en luz visible (supoacuten que la longitud de onda es de 550 nm) iquestcuaacutentos fotones emite el foco por segundo (1 W = 1 Js)

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11- La retina del ojo humano puede detectar luz cuando la energiacutea radiante que incide sobre ella es de por lo menos 40 x 10-17 J iquestCuaacutentos fotones corresponden a esta energiacutea para la luz de longitud de onda de 600 nm

12- La clorofila absorbe luz azul con λ = 460 nm y emite luz roja con λ = 660 nm Calcula el cambio de energiacutea

neto en el sistema clorofiacutelico (en kJ) cuando se absorbe un mol de fotones de 460 nm y se emite un mol de fotones de 660 nm

13- Cuando el cobre es bombardeado con electrones de alta energiacutea se emiten rayos X Calcula la energiacutea (en

joules) asociada a los fotones si la longitud de onda de los rayos X es 0154 nm 14- La energiacutea cineacutetica del electroacuten emitido en el experimento del efecto fotoeleacutectrico es

a) mayor que la energiacutea de la luz incidente b) menor que la energiacutea de la luz incidente c) Igual que la energiacutea de la luz incidente d) independiente de la energiacutea de la luz incidente

15- Al realizar un experimento de efecto fotoeleacutectrico y graficar la energiacutea cineacutetica de los electrones emitidos

como una funcioacuten de la frecuencia de la luz incidente iquestcuaacutel es la forma de la funcioacuten Si ahora en el eje x se grafica la longitud de onda iquestqueacute forma tiene la funcioacuten

16- Cuando una luz de longitud de onda de 400 nm choca con una superficie metaacutelica de calcio la energiacutea

cineacutetica de los electrones emitidos tiene un valor de 63 x10-20 J Calcula la energiacutea de unioacuten de los electrones en el calcio y la frecuencia miacutenima de la luz requerida para producir este efecto fotoeleacutectrico

17- Se ha propuesto como fuente de hidroacutegeno la fotodisociacioacuten del agua

H2O(l) + hν ⎯rarr H2(g) + frac12 O2(g)

El ∆Ho para esta reaccioacuten calculado a partir de datos termoquiacutemicos es 2858 kJ por mol de agua descompuesto Calcula la maacutexima longitud de onda (en nm) que suministrariacutea la energiacutea necesaria para que la reaccioacuten se efectuacutee iquestEs factible utilizar luz solar como fuente de energiacutea en este proceso

18- Para descomponer una moleacutecula de monoacutexido de carbono (CO) en sus elementos se requiere de una

energiacutea miacutenima de 176 aJ iquestCuaacutentos fotones y de queacute longitud de onda se necesitan para romper un mol de moleacuteculas de CO

19- La energiacutea necesaria para extraer un electroacuten del sodio es de 23 eV

a) iquestPresenta el sodio efecto fotoeleacutectrico para luz amarilla con longitud de onda de 5 890 Aring b) Calcula la longitud de onda umbral del sodio

20- Se realizoacute un experimento fotoeleacutectrico al iluminar con un laacuteser de 450 nm (luz azul) y otro de 560 nm (luz

amarilla) la superficie limpia de un metal y midiendo el nuacutemero y la energiacutea cineacutetica de los electrones liberados iquestCuaacutel luz generariacutea maacutes electrones iquestCuaacutel luz liberariacutea electrones con mayor energiacutea cineacutetica Supoacuten que en la superficie del metal se libera la misma cantidad de energiacutea con cada laacuteser y que la frecuencia de la luz laacuteser es superior a la frecuencia umbral

ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 21- iquestQueacute son los espectros de emisioacuten iquestEn queacute se diferencian los espectros de liacuteneas de los espectros

continuos 22- iquestUna caracteriacutestica bien conocida en el espectro de emisioacuten del hidroacutegeno es la liacutenea de Balmer que

proviene de la transicioacuten entre los estados ni = 3 y nf = 2 Encuentra la diferencia de energiacutea (en kJmol) entre estos dos estados y determina la frecuencia de la liacutenea espectral

23- iquestQueacute es un nivel energeacutetico Explica la diferencia entre el estado fundamental (o basal) y el estado

excitado

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24- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno hace una transicioacuten desde un estado energeacutetico de nuacutemero cuaacutentico

principal ni al estado n = 2 si el fotoacuten emitido tiene una longitud de onda de 434 nm iquestcuaacutel es el valor de ni 25- Considera los siguientes niveles de energiacutea de un aacutetomo hipoteacutetico

E4 _________________ - 10 x 10-19 J E3 _________________ - 50 x 10-19 J E2 _________________ - 10 x 10-19 J E1 _________________ - 15 x 10-19 J

a) iquestCuaacutel es la longitud de onda del fotoacuten requerido para excitar un electroacuten desde E1 a E4 b) iquestCuaacutel es la energiacutea (en joules) que debe tener un fotoacuten para excitar un electroacuten desde el nivel E2 al

nivel E3 c) Cuando un electroacuten baja del nivel E3 al nivel E1 se dice que el aacutetomo experimenta una emisioacuten

Calcula la longitud de onda del fotoacuten emitido en este proceso 26- La energiacutea necesaria para remover un electroacuten de un aacutetomo es su energiacutea de ionizacioacuten En teacuterminos del

modelo atoacutemico de Bohr la ionizacioacuten puede considerarse como el proceso en el que el electroacuten se mueve a una oacuterbita de radio infinito Por tanto podemos calcular la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado basal suponiendo que el electroacuten sufre una transicioacuten del estado ni = 1 al estado nf = infinito

a) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno (en kJmol) b) Determina la longitud de onda maacutexima de la luz que podriacutea causar la ionizacioacuten del aacutetomo de

hidroacutegeno c) iquestSe absorbe o se emite luz durante el proceso de ionizacioacuten d) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado excitado con ni = 2

27- Calcula la energiacutea frecuencia y longitud de onda de la radiacioacuten asociada a cada una de las siguientes

transiciones electroacutenicas en el aacutetomo de hidroacutegeno a) de n = 5 a n = 2 b) de una oacuterbita con radio 053 Aring a una cuyo radio es de 848 Aring c) de n = 4 a n = 1 d) de n = 2 a n = 6

Indica la naturaleza de cada transicioacuten (absorcioacuten o emisioacuten) 28- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno en un estado excitado puede regresar al estado fundamental de dos

formas distintas a) por una transicioacuten directa en la cual se emite un fotoacuten de longitud de onda λ1 y b) a traveacutes de un estado excitado intermedio que se alcanza por la emisioacuten de un fotoacuten de longitud de onda λ2 Este estado intermedio decae luego al estado fundamental al emitir otro fotoacuten de longitud de onda λ3 Desarrolla una ecuacioacuten que relacione λ1 con λ2 y λ3

DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA 29- Explica el significado del enunciado la materia y la radiacioacuten tienen ldquonaturaleza dualrdquo

30- iquestA cuaacutel de las siguientes partiacuteculas corresponde la mayor longitud de onda

a) Una partiacutecula α movieacutendose con v = 106 cms b) Un protoacuten movieacutendose con v = 106 cms

31- Calcula la longitud de onda asociada a

a) Un electroacuten movieacutendose a 100 kms b) Un colibriacute de 10 g movieacutendose a 100 cms c) Una persona de 85 kg esquiando a 60 kmhr d) Un aacutetomo de helio que tiene una velocidad de 15 x 105 ms e) Una pelota de tenis de 58 g que viaja a 130 mihr f) iquestQueacute puedes concluir a partir de los resultados obtenidos

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32- La difraccioacuten de neutrones es una teacutecnica importante para determinar las estructuras de las moleacuteculas Calcula la velocidad de un neutroacuten que tiene una longitud de onda caracteriacutestica de 088 Aring

33- Los neutrones teacutermicos son neutrones que se mueven a velocidades comparables a las de las moleacuteculas

del aire a temperatura ambiente Estos neutrones son los maacutes efectivos para iniciar una reaccioacuten nuclear en cadena entre los isoacutetopos de 235U Calcula la longitud de onda (en nm) asociada a un rayo de neutrones que se mueven a 700 x 102 ms (La masa de un neutroacuten es = 1675 x 10-27 kg)

MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 34- iquestCuaacuteles son las limitaciones de la teoriacutea de Bohr 35- iquestQueacute es un orbital atoacutemico iquestEn queacute difiere un orbital atoacutemico de una oacuterbita 36- Describe los cuatro nuacutemeros cuaacutenticos utilizados para caracterizar un electroacuten de un aacutetomo iquestCuaacuteles de los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos determinan la energiacutea de un electroacuten en un aacutetomo de hidroacutegeno y en un aacutetomo polielectroacutenico

37- iquestCuaacutel es

a) el valor miacutenimo de n para l=3 b) la letra usada para designar el subnivel con l=3 c) el nuacutemero de electrones en un subnivel con l=3 d) el nuacutemero de diferentes subcapas cuando n=4

38- iquestA cuaacuteles subcapas corresponden los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos y cuaacutel es el nuacutemero de

electrones permitido para ocupar esas subcapas a) n=2 l=1 b) n=3 l=2 c) n=4 l=3 d) n=2 l=1 ml=0 e) n=3 l=1 ml=-1 ms=+frac12

39- Indica el nuacutemero total de

a) electrones p en F (Z=9) b) electrones s en P (Z=15) c) electrones 3d en Co (Z=27)

ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 40- iquestQueacute es la configuracioacuten electroacutenica Describe la importancia del principio de exclusioacuten de Pauli y de la

regla de Hund en la escritura de la configuracioacuten electroacutenica de los elementos iquestCuaacuteles de las siguientes porciones de diagramas de orbital que representan las configuraciones electroacutenicas del estado fundamental de ciertos elementos violan el principio de exclusioacuten de Pauli yo la regla de Hund

uarr uarr uarruarr

a)

uarr uarrdarr darr b)

uarr uarrdarr uarr c)

uarrdarr uarr uarr uarr d)

uarr uarr uarr darr uarrdarr e)

uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr f)

41- iquestQueacute significa el teacutermino ldquoapantallamiento de electronesrdquo en un aacutetomo Utiliza el aacutetomo de Li como ejemplo

y describe el efecto pantalla en la energiacutea de los electrones en un aacutetomo

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42- Explica el significado de diamagneacutetico y paramagneacutetico Menciona un ejemplo de un aacutetomo que sea

diamagneacutetico y uno que sea paramagneacutetico iquestQueacute significa la expresioacuten los electrones estaacuten apareados

43- iquestCuaacutel de las especies siguientes tiene maacutes electrones no apareados S+ S o S- Explica coacutemo llegaste a la respuesta

44- Indica cuaacutel de los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos son inaceptables en un aacutetomo y explica por

queacute a) (10frac12frac12) b) (300+frac12) c) (221+frac12) d) (43-2+frac12) e) (3211)

45- Los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos corresponden a cinco electrones distintos del mismo aacutetomo

Ordeacutenalos por energiacutea creciente En caso de que dos tengan la misma energiacutea iquestqueacute puedes concluir al respecto

a) 3 2 -1 +frac12 b) 1 0 0 +frac12 c) 2 1 1 -frac12 d) 3 2 1 +frac12 e) 2 0 0 +frac12

46- La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo neutro es 1s22s22p63s2 Escribe un conjunto completo de

nuacutemeros cuaacutenticos para cada uno de los electrones Identifica el elemento

47- Asigna un conjunto de cuatro nuacutemeros cuaacutenticos a a) Cada electroacuten del aacutetomo de carbono b) El electroacuten 4s del potasio c) Todos los electrones p del azufre d) Todos los electrones 3d del cobalto

48- Un aacutetomo puede absorber un cuanto de energiacutea y promover uno de sus electrones a un orbital de mayor

energiacutea Cuando esto ocurre se dice que el aacutetomo estaacute en un estado excitado A continuacioacuten se proporcionan las configuraciones electroacutenicas de algunos aacutetomos excitados Identifica estos aacutetomos y escribe sus configuraciones electroacutenicas en el estado fundamental

a) 1s12s1 b) 1s22s22p23d1 c) 1s22s22p64s1 d) [Ar] 4s13d104p4 e) [Ne] 3s23p43d1

49- Las configuraciones electroacutenicas siguientes corresponden a las especies hipoteacuteticas A B D y E

3A 1s22p1

16B 1s22s22p63s23p4

6D 1s22s22p12d1

8E 1s22s22p3

iquestCuaacuteles son los estados electroacutenicos de A B D y E (estado excitado estado fundamental de un aacutetomo o estado imposible)

50- Escribe las configuraciones electroacutenicas de Al Cl Ca Cr Ni Fe O Na S Co Al3+ Cl- Ca2+ Cr2+ Cr3+

Cr6+ Ni2+ Fe2+ Fe3+ O2- S2- Co2+ Co3+

a) iquestCuaacutentos electrones no apareados tiene cada uno de los aacutetomos e iones anteriores De acuerdo a tu respuesta clasifiacutecalos como diamagneacuteticos o paramagneacuteticos

b) iquestCuaacuteles tienen configuracioacuten de gas noble iquestDe queacute gas noble son isoelectroacutenicos

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 3- a) Au emite la radiacioacuten de mayor energiacutea Na emite la radiacioacuten de menor energiacutea b) λ = 45523 nm el elemento presente en la muestra es Ba

4- ν = 487 x 1014 s-1

5- λ = 00326 nm la radiacioacuten se encuentra en la regioacuten de microondas

6- λ = 1500 nm es factible utilizar la peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- c lt d lt a lt b

10- 31 x 1019 fotoness

11- 12 x 102 fotones

12- 131 x 10-22 kJ

13- E = 129 x 10-15 J

14- b)

16- Eunioacuten = 434 x 10-19 J ν0 = 655 x 1014 s-1

17- 419 nm En principio siacute en la praacutectica no

18- Un mol de fotones con λ = 113 nm

19- a) Ef gt Eamarilla No es suficiente para extraer un electroacuten del sodio por lo tanto no presenta efecto fotoeleacutectrico

b) λ0 = 5398 nm

20- La luz amarilla generaraacute maacutes electrones La luz azul generaraacute electrones con mayor energiacutea cineacutetica

22- ∆E = 182 kJmol ν = 456 x 1014 s-1

24- 5

25- a) λ = 142 nm b) E = 5 x 10-19 J c) λ = 198 nm

26- a) EI = 131301 kJmol b) λ = 912 x 10-5 m c) Absorbe d) EI = 32825 kJmol

27- a) ∆E = 458 x 10-19J ν = 69 x 1014 s-1 λ = 434 nm Emisioacuten b) ∆E = 217 x 10-18J ν = 328 x 1015 s-1 λ = 91 nm Absorcioacuten c) ∆E = 204 x 10-18J ν = 309 x 1015 s-1 λ = 97 nm Emisioacuten d) ∆E = 484 x 10-19J ν = 731 x 1014 s-1 λ = 410 nm Absorcioacuten 28- λ1 = (λ2 λ3) (λ2 + λ3) 31- a) 7 nm b) 663 x 10-23 nm

c) 469 x 10-23 nm d) 666 x 10-4 nm e) 197 x 10-25 nm 37- a) 4 b) f c) 14 d) 4 38- a) 2p 6 electrones b) 3d 10 electrones c) 4f 14 electrones d) 2py 2 electrones e) 2pz 1 electroacuten 39- a) 5 b) 4 c) 9 43- S+

44- a) c) y e) son conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos inaceptables 45- b) lt e) lt c) lt a) = d) 46- Mg 48- a) He b) N c) Na d) As e) Cl 49- A es un estado excitado B estado fundamental D estado imposible E estado fundamental

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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 8: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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11- La retina del ojo humano puede detectar luz cuando la energiacutea radiante que incide sobre ella es de por lo menos 40 x 10-17 J iquestCuaacutentos fotones corresponden a esta energiacutea para la luz de longitud de onda de 600 nm

12- La clorofila absorbe luz azul con λ = 460 nm y emite luz roja con λ = 660 nm Calcula el cambio de energiacutea

neto en el sistema clorofiacutelico (en kJ) cuando se absorbe un mol de fotones de 460 nm y se emite un mol de fotones de 660 nm

13- Cuando el cobre es bombardeado con electrones de alta energiacutea se emiten rayos X Calcula la energiacutea (en

joules) asociada a los fotones si la longitud de onda de los rayos X es 0154 nm 14- La energiacutea cineacutetica del electroacuten emitido en el experimento del efecto fotoeleacutectrico es

a) mayor que la energiacutea de la luz incidente b) menor que la energiacutea de la luz incidente c) Igual que la energiacutea de la luz incidente d) independiente de la energiacutea de la luz incidente

15- Al realizar un experimento de efecto fotoeleacutectrico y graficar la energiacutea cineacutetica de los electrones emitidos

como una funcioacuten de la frecuencia de la luz incidente iquestcuaacutel es la forma de la funcioacuten Si ahora en el eje x se grafica la longitud de onda iquestqueacute forma tiene la funcioacuten

16- Cuando una luz de longitud de onda de 400 nm choca con una superficie metaacutelica de calcio la energiacutea

cineacutetica de los electrones emitidos tiene un valor de 63 x10-20 J Calcula la energiacutea de unioacuten de los electrones en el calcio y la frecuencia miacutenima de la luz requerida para producir este efecto fotoeleacutectrico

17- Se ha propuesto como fuente de hidroacutegeno la fotodisociacioacuten del agua

H2O(l) + hν ⎯rarr H2(g) + frac12 O2(g)

El ∆Ho para esta reaccioacuten calculado a partir de datos termoquiacutemicos es 2858 kJ por mol de agua descompuesto Calcula la maacutexima longitud de onda (en nm) que suministrariacutea la energiacutea necesaria para que la reaccioacuten se efectuacutee iquestEs factible utilizar luz solar como fuente de energiacutea en este proceso

18- Para descomponer una moleacutecula de monoacutexido de carbono (CO) en sus elementos se requiere de una

energiacutea miacutenima de 176 aJ iquestCuaacutentos fotones y de queacute longitud de onda se necesitan para romper un mol de moleacuteculas de CO

19- La energiacutea necesaria para extraer un electroacuten del sodio es de 23 eV

a) iquestPresenta el sodio efecto fotoeleacutectrico para luz amarilla con longitud de onda de 5 890 Aring b) Calcula la longitud de onda umbral del sodio

20- Se realizoacute un experimento fotoeleacutectrico al iluminar con un laacuteser de 450 nm (luz azul) y otro de 560 nm (luz

amarilla) la superficie limpia de un metal y midiendo el nuacutemero y la energiacutea cineacutetica de los electrones liberados iquestCuaacutel luz generariacutea maacutes electrones iquestCuaacutel luz liberariacutea electrones con mayor energiacutea cineacutetica Supoacuten que en la superficie del metal se libera la misma cantidad de energiacutea con cada laacuteser y que la frecuencia de la luz laacuteser es superior a la frecuencia umbral

ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR 21- iquestQueacute son los espectros de emisioacuten iquestEn queacute se diferencian los espectros de liacuteneas de los espectros

continuos 22- iquestUna caracteriacutestica bien conocida en el espectro de emisioacuten del hidroacutegeno es la liacutenea de Balmer que

proviene de la transicioacuten entre los estados ni = 3 y nf = 2 Encuentra la diferencia de energiacutea (en kJmol) entre estos dos estados y determina la frecuencia de la liacutenea espectral

23- iquestQueacute es un nivel energeacutetico Explica la diferencia entre el estado fundamental (o basal) y el estado

excitado

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24- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno hace una transicioacuten desde un estado energeacutetico de nuacutemero cuaacutentico

principal ni al estado n = 2 si el fotoacuten emitido tiene una longitud de onda de 434 nm iquestcuaacutel es el valor de ni 25- Considera los siguientes niveles de energiacutea de un aacutetomo hipoteacutetico

E4 _________________ - 10 x 10-19 J E3 _________________ - 50 x 10-19 J E2 _________________ - 10 x 10-19 J E1 _________________ - 15 x 10-19 J

a) iquestCuaacutel es la longitud de onda del fotoacuten requerido para excitar un electroacuten desde E1 a E4 b) iquestCuaacutel es la energiacutea (en joules) que debe tener un fotoacuten para excitar un electroacuten desde el nivel E2 al

nivel E3 c) Cuando un electroacuten baja del nivel E3 al nivel E1 se dice que el aacutetomo experimenta una emisioacuten

Calcula la longitud de onda del fotoacuten emitido en este proceso 26- La energiacutea necesaria para remover un electroacuten de un aacutetomo es su energiacutea de ionizacioacuten En teacuterminos del

modelo atoacutemico de Bohr la ionizacioacuten puede considerarse como el proceso en el que el electroacuten se mueve a una oacuterbita de radio infinito Por tanto podemos calcular la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado basal suponiendo que el electroacuten sufre una transicioacuten del estado ni = 1 al estado nf = infinito

a) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno (en kJmol) b) Determina la longitud de onda maacutexima de la luz que podriacutea causar la ionizacioacuten del aacutetomo de

hidroacutegeno c) iquestSe absorbe o se emite luz durante el proceso de ionizacioacuten d) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado excitado con ni = 2

27- Calcula la energiacutea frecuencia y longitud de onda de la radiacioacuten asociada a cada una de las siguientes

transiciones electroacutenicas en el aacutetomo de hidroacutegeno a) de n = 5 a n = 2 b) de una oacuterbita con radio 053 Aring a una cuyo radio es de 848 Aring c) de n = 4 a n = 1 d) de n = 2 a n = 6

Indica la naturaleza de cada transicioacuten (absorcioacuten o emisioacuten) 28- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno en un estado excitado puede regresar al estado fundamental de dos

formas distintas a) por una transicioacuten directa en la cual se emite un fotoacuten de longitud de onda λ1 y b) a traveacutes de un estado excitado intermedio que se alcanza por la emisioacuten de un fotoacuten de longitud de onda λ2 Este estado intermedio decae luego al estado fundamental al emitir otro fotoacuten de longitud de onda λ3 Desarrolla una ecuacioacuten que relacione λ1 con λ2 y λ3

DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA 29- Explica el significado del enunciado la materia y la radiacioacuten tienen ldquonaturaleza dualrdquo

30- iquestA cuaacutel de las siguientes partiacuteculas corresponde la mayor longitud de onda

a) Una partiacutecula α movieacutendose con v = 106 cms b) Un protoacuten movieacutendose con v = 106 cms

31- Calcula la longitud de onda asociada a

a) Un electroacuten movieacutendose a 100 kms b) Un colibriacute de 10 g movieacutendose a 100 cms c) Una persona de 85 kg esquiando a 60 kmhr d) Un aacutetomo de helio que tiene una velocidad de 15 x 105 ms e) Una pelota de tenis de 58 g que viaja a 130 mihr f) iquestQueacute puedes concluir a partir de los resultados obtenidos

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32- La difraccioacuten de neutrones es una teacutecnica importante para determinar las estructuras de las moleacuteculas Calcula la velocidad de un neutroacuten que tiene una longitud de onda caracteriacutestica de 088 Aring

33- Los neutrones teacutermicos son neutrones que se mueven a velocidades comparables a las de las moleacuteculas

del aire a temperatura ambiente Estos neutrones son los maacutes efectivos para iniciar una reaccioacuten nuclear en cadena entre los isoacutetopos de 235U Calcula la longitud de onda (en nm) asociada a un rayo de neutrones que se mueven a 700 x 102 ms (La masa de un neutroacuten es = 1675 x 10-27 kg)

MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 34- iquestCuaacuteles son las limitaciones de la teoriacutea de Bohr 35- iquestQueacute es un orbital atoacutemico iquestEn queacute difiere un orbital atoacutemico de una oacuterbita 36- Describe los cuatro nuacutemeros cuaacutenticos utilizados para caracterizar un electroacuten de un aacutetomo iquestCuaacuteles de los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos determinan la energiacutea de un electroacuten en un aacutetomo de hidroacutegeno y en un aacutetomo polielectroacutenico

37- iquestCuaacutel es

a) el valor miacutenimo de n para l=3 b) la letra usada para designar el subnivel con l=3 c) el nuacutemero de electrones en un subnivel con l=3 d) el nuacutemero de diferentes subcapas cuando n=4

38- iquestA cuaacuteles subcapas corresponden los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos y cuaacutel es el nuacutemero de

electrones permitido para ocupar esas subcapas a) n=2 l=1 b) n=3 l=2 c) n=4 l=3 d) n=2 l=1 ml=0 e) n=3 l=1 ml=-1 ms=+frac12

39- Indica el nuacutemero total de

a) electrones p en F (Z=9) b) electrones s en P (Z=15) c) electrones 3d en Co (Z=27)

ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 40- iquestQueacute es la configuracioacuten electroacutenica Describe la importancia del principio de exclusioacuten de Pauli y de la

regla de Hund en la escritura de la configuracioacuten electroacutenica de los elementos iquestCuaacuteles de las siguientes porciones de diagramas de orbital que representan las configuraciones electroacutenicas del estado fundamental de ciertos elementos violan el principio de exclusioacuten de Pauli yo la regla de Hund

uarr uarr uarruarr

a)

uarr uarrdarr darr b)

uarr uarrdarr uarr c)

uarrdarr uarr uarr uarr d)

uarr uarr uarr darr uarrdarr e)

uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr f)

41- iquestQueacute significa el teacutermino ldquoapantallamiento de electronesrdquo en un aacutetomo Utiliza el aacutetomo de Li como ejemplo

y describe el efecto pantalla en la energiacutea de los electrones en un aacutetomo

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42- Explica el significado de diamagneacutetico y paramagneacutetico Menciona un ejemplo de un aacutetomo que sea

diamagneacutetico y uno que sea paramagneacutetico iquestQueacute significa la expresioacuten los electrones estaacuten apareados

43- iquestCuaacutel de las especies siguientes tiene maacutes electrones no apareados S+ S o S- Explica coacutemo llegaste a la respuesta

44- Indica cuaacutel de los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos son inaceptables en un aacutetomo y explica por

queacute a) (10frac12frac12) b) (300+frac12) c) (221+frac12) d) (43-2+frac12) e) (3211)

45- Los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos corresponden a cinco electrones distintos del mismo aacutetomo

Ordeacutenalos por energiacutea creciente En caso de que dos tengan la misma energiacutea iquestqueacute puedes concluir al respecto

a) 3 2 -1 +frac12 b) 1 0 0 +frac12 c) 2 1 1 -frac12 d) 3 2 1 +frac12 e) 2 0 0 +frac12

46- La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo neutro es 1s22s22p63s2 Escribe un conjunto completo de

nuacutemeros cuaacutenticos para cada uno de los electrones Identifica el elemento

47- Asigna un conjunto de cuatro nuacutemeros cuaacutenticos a a) Cada electroacuten del aacutetomo de carbono b) El electroacuten 4s del potasio c) Todos los electrones p del azufre d) Todos los electrones 3d del cobalto

48- Un aacutetomo puede absorber un cuanto de energiacutea y promover uno de sus electrones a un orbital de mayor

energiacutea Cuando esto ocurre se dice que el aacutetomo estaacute en un estado excitado A continuacioacuten se proporcionan las configuraciones electroacutenicas de algunos aacutetomos excitados Identifica estos aacutetomos y escribe sus configuraciones electroacutenicas en el estado fundamental

a) 1s12s1 b) 1s22s22p23d1 c) 1s22s22p64s1 d) [Ar] 4s13d104p4 e) [Ne] 3s23p43d1

49- Las configuraciones electroacutenicas siguientes corresponden a las especies hipoteacuteticas A B D y E

3A 1s22p1

16B 1s22s22p63s23p4

6D 1s22s22p12d1

8E 1s22s22p3

iquestCuaacuteles son los estados electroacutenicos de A B D y E (estado excitado estado fundamental de un aacutetomo o estado imposible)

50- Escribe las configuraciones electroacutenicas de Al Cl Ca Cr Ni Fe O Na S Co Al3+ Cl- Ca2+ Cr2+ Cr3+

Cr6+ Ni2+ Fe2+ Fe3+ O2- S2- Co2+ Co3+

a) iquestCuaacutentos electrones no apareados tiene cada uno de los aacutetomos e iones anteriores De acuerdo a tu respuesta clasifiacutecalos como diamagneacuteticos o paramagneacuteticos

b) iquestCuaacuteles tienen configuracioacuten de gas noble iquestDe queacute gas noble son isoelectroacutenicos

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 3- a) Au emite la radiacioacuten de mayor energiacutea Na emite la radiacioacuten de menor energiacutea b) λ = 45523 nm el elemento presente en la muestra es Ba

4- ν = 487 x 1014 s-1

5- λ = 00326 nm la radiacioacuten se encuentra en la regioacuten de microondas

6- λ = 1500 nm es factible utilizar la peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- c lt d lt a lt b

10- 31 x 1019 fotoness

11- 12 x 102 fotones

12- 131 x 10-22 kJ

13- E = 129 x 10-15 J

14- b)

16- Eunioacuten = 434 x 10-19 J ν0 = 655 x 1014 s-1

17- 419 nm En principio siacute en la praacutectica no

18- Un mol de fotones con λ = 113 nm

19- a) Ef gt Eamarilla No es suficiente para extraer un electroacuten del sodio por lo tanto no presenta efecto fotoeleacutectrico

b) λ0 = 5398 nm

20- La luz amarilla generaraacute maacutes electrones La luz azul generaraacute electrones con mayor energiacutea cineacutetica

22- ∆E = 182 kJmol ν = 456 x 1014 s-1

24- 5

25- a) λ = 142 nm b) E = 5 x 10-19 J c) λ = 198 nm

26- a) EI = 131301 kJmol b) λ = 912 x 10-5 m c) Absorbe d) EI = 32825 kJmol

27- a) ∆E = 458 x 10-19J ν = 69 x 1014 s-1 λ = 434 nm Emisioacuten b) ∆E = 217 x 10-18J ν = 328 x 1015 s-1 λ = 91 nm Absorcioacuten c) ∆E = 204 x 10-18J ν = 309 x 1015 s-1 λ = 97 nm Emisioacuten d) ∆E = 484 x 10-19J ν = 731 x 1014 s-1 λ = 410 nm Absorcioacuten 28- λ1 = (λ2 λ3) (λ2 + λ3) 31- a) 7 nm b) 663 x 10-23 nm

c) 469 x 10-23 nm d) 666 x 10-4 nm e) 197 x 10-25 nm 37- a) 4 b) f c) 14 d) 4 38- a) 2p 6 electrones b) 3d 10 electrones c) 4f 14 electrones d) 2py 2 electrones e) 2pz 1 electroacuten 39- a) 5 b) 4 c) 9 43- S+

44- a) c) y e) son conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos inaceptables 45- b) lt e) lt c) lt a) = d) 46- Mg 48- a) He b) N c) Na d) As e) Cl 49- A es un estado excitado B estado fundamental D estado imposible E estado fundamental

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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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24- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno hace una transicioacuten desde un estado energeacutetico de nuacutemero cuaacutentico

principal ni al estado n = 2 si el fotoacuten emitido tiene una longitud de onda de 434 nm iquestcuaacutel es el valor de ni 25- Considera los siguientes niveles de energiacutea de un aacutetomo hipoteacutetico

E4 _________________ - 10 x 10-19 J E3 _________________ - 50 x 10-19 J E2 _________________ - 10 x 10-19 J E1 _________________ - 15 x 10-19 J

a) iquestCuaacutel es la longitud de onda del fotoacuten requerido para excitar un electroacuten desde E1 a E4 b) iquestCuaacutel es la energiacutea (en joules) que debe tener un fotoacuten para excitar un electroacuten desde el nivel E2 al

nivel E3 c) Cuando un electroacuten baja del nivel E3 al nivel E1 se dice que el aacutetomo experimenta una emisioacuten

Calcula la longitud de onda del fotoacuten emitido en este proceso 26- La energiacutea necesaria para remover un electroacuten de un aacutetomo es su energiacutea de ionizacioacuten En teacuterminos del

modelo atoacutemico de Bohr la ionizacioacuten puede considerarse como el proceso en el que el electroacuten se mueve a una oacuterbita de radio infinito Por tanto podemos calcular la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado basal suponiendo que el electroacuten sufre una transicioacuten del estado ni = 1 al estado nf = infinito

a) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno (en kJmol) b) Determina la longitud de onda maacutexima de la luz que podriacutea causar la ionizacioacuten del aacutetomo de

hidroacutegeno c) iquestSe absorbe o se emite luz durante el proceso de ionizacioacuten d) Calcula la energiacutea de ionizacioacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno en estado excitado con ni = 2

27- Calcula la energiacutea frecuencia y longitud de onda de la radiacioacuten asociada a cada una de las siguientes

transiciones electroacutenicas en el aacutetomo de hidroacutegeno a) de n = 5 a n = 2 b) de una oacuterbita con radio 053 Aring a una cuyo radio es de 848 Aring c) de n = 4 a n = 1 d) de n = 2 a n = 6

Indica la naturaleza de cada transicioacuten (absorcioacuten o emisioacuten) 28- El electroacuten del aacutetomo de hidroacutegeno en un estado excitado puede regresar al estado fundamental de dos

formas distintas a) por una transicioacuten directa en la cual se emite un fotoacuten de longitud de onda λ1 y b) a traveacutes de un estado excitado intermedio que se alcanza por la emisioacuten de un fotoacuten de longitud de onda λ2 Este estado intermedio decae luego al estado fundamental al emitir otro fotoacuten de longitud de onda λ3 Desarrolla una ecuacioacuten que relacione λ1 con λ2 y λ3

DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA 29- Explica el significado del enunciado la materia y la radiacioacuten tienen ldquonaturaleza dualrdquo

30- iquestA cuaacutel de las siguientes partiacuteculas corresponde la mayor longitud de onda

a) Una partiacutecula α movieacutendose con v = 106 cms b) Un protoacuten movieacutendose con v = 106 cms

31- Calcula la longitud de onda asociada a

a) Un electroacuten movieacutendose a 100 kms b) Un colibriacute de 10 g movieacutendose a 100 cms c) Una persona de 85 kg esquiando a 60 kmhr d) Un aacutetomo de helio que tiene una velocidad de 15 x 105 ms e) Una pelota de tenis de 58 g que viaja a 130 mihr f) iquestQueacute puedes concluir a partir de los resultados obtenidos

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32- La difraccioacuten de neutrones es una teacutecnica importante para determinar las estructuras de las moleacuteculas Calcula la velocidad de un neutroacuten que tiene una longitud de onda caracteriacutestica de 088 Aring

33- Los neutrones teacutermicos son neutrones que se mueven a velocidades comparables a las de las moleacuteculas

del aire a temperatura ambiente Estos neutrones son los maacutes efectivos para iniciar una reaccioacuten nuclear en cadena entre los isoacutetopos de 235U Calcula la longitud de onda (en nm) asociada a un rayo de neutrones que se mueven a 700 x 102 ms (La masa de un neutroacuten es = 1675 x 10-27 kg)

MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 34- iquestCuaacuteles son las limitaciones de la teoriacutea de Bohr 35- iquestQueacute es un orbital atoacutemico iquestEn queacute difiere un orbital atoacutemico de una oacuterbita 36- Describe los cuatro nuacutemeros cuaacutenticos utilizados para caracterizar un electroacuten de un aacutetomo iquestCuaacuteles de los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos determinan la energiacutea de un electroacuten en un aacutetomo de hidroacutegeno y en un aacutetomo polielectroacutenico

37- iquestCuaacutel es

a) el valor miacutenimo de n para l=3 b) la letra usada para designar el subnivel con l=3 c) el nuacutemero de electrones en un subnivel con l=3 d) el nuacutemero de diferentes subcapas cuando n=4

38- iquestA cuaacuteles subcapas corresponden los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos y cuaacutel es el nuacutemero de

electrones permitido para ocupar esas subcapas a) n=2 l=1 b) n=3 l=2 c) n=4 l=3 d) n=2 l=1 ml=0 e) n=3 l=1 ml=-1 ms=+frac12

39- Indica el nuacutemero total de

a) electrones p en F (Z=9) b) electrones s en P (Z=15) c) electrones 3d en Co (Z=27)

ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 40- iquestQueacute es la configuracioacuten electroacutenica Describe la importancia del principio de exclusioacuten de Pauli y de la

regla de Hund en la escritura de la configuracioacuten electroacutenica de los elementos iquestCuaacuteles de las siguientes porciones de diagramas de orbital que representan las configuraciones electroacutenicas del estado fundamental de ciertos elementos violan el principio de exclusioacuten de Pauli yo la regla de Hund

uarr uarr uarruarr

a)

uarr uarrdarr darr b)

uarr uarrdarr uarr c)

uarrdarr uarr uarr uarr d)

uarr uarr uarr darr uarrdarr e)

uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr f)

41- iquestQueacute significa el teacutermino ldquoapantallamiento de electronesrdquo en un aacutetomo Utiliza el aacutetomo de Li como ejemplo

y describe el efecto pantalla en la energiacutea de los electrones en un aacutetomo

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42- Explica el significado de diamagneacutetico y paramagneacutetico Menciona un ejemplo de un aacutetomo que sea

diamagneacutetico y uno que sea paramagneacutetico iquestQueacute significa la expresioacuten los electrones estaacuten apareados

43- iquestCuaacutel de las especies siguientes tiene maacutes electrones no apareados S+ S o S- Explica coacutemo llegaste a la respuesta

44- Indica cuaacutel de los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos son inaceptables en un aacutetomo y explica por

queacute a) (10frac12frac12) b) (300+frac12) c) (221+frac12) d) (43-2+frac12) e) (3211)

45- Los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos corresponden a cinco electrones distintos del mismo aacutetomo

Ordeacutenalos por energiacutea creciente En caso de que dos tengan la misma energiacutea iquestqueacute puedes concluir al respecto

a) 3 2 -1 +frac12 b) 1 0 0 +frac12 c) 2 1 1 -frac12 d) 3 2 1 +frac12 e) 2 0 0 +frac12

46- La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo neutro es 1s22s22p63s2 Escribe un conjunto completo de

nuacutemeros cuaacutenticos para cada uno de los electrones Identifica el elemento

47- Asigna un conjunto de cuatro nuacutemeros cuaacutenticos a a) Cada electroacuten del aacutetomo de carbono b) El electroacuten 4s del potasio c) Todos los electrones p del azufre d) Todos los electrones 3d del cobalto

48- Un aacutetomo puede absorber un cuanto de energiacutea y promover uno de sus electrones a un orbital de mayor

energiacutea Cuando esto ocurre se dice que el aacutetomo estaacute en un estado excitado A continuacioacuten se proporcionan las configuraciones electroacutenicas de algunos aacutetomos excitados Identifica estos aacutetomos y escribe sus configuraciones electroacutenicas en el estado fundamental

a) 1s12s1 b) 1s22s22p23d1 c) 1s22s22p64s1 d) [Ar] 4s13d104p4 e) [Ne] 3s23p43d1

49- Las configuraciones electroacutenicas siguientes corresponden a las especies hipoteacuteticas A B D y E

3A 1s22p1

16B 1s22s22p63s23p4

6D 1s22s22p12d1

8E 1s22s22p3

iquestCuaacuteles son los estados electroacutenicos de A B D y E (estado excitado estado fundamental de un aacutetomo o estado imposible)

50- Escribe las configuraciones electroacutenicas de Al Cl Ca Cr Ni Fe O Na S Co Al3+ Cl- Ca2+ Cr2+ Cr3+

Cr6+ Ni2+ Fe2+ Fe3+ O2- S2- Co2+ Co3+

a) iquestCuaacutentos electrones no apareados tiene cada uno de los aacutetomos e iones anteriores De acuerdo a tu respuesta clasifiacutecalos como diamagneacuteticos o paramagneacuteticos

b) iquestCuaacuteles tienen configuracioacuten de gas noble iquestDe queacute gas noble son isoelectroacutenicos

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 3- a) Au emite la radiacioacuten de mayor energiacutea Na emite la radiacioacuten de menor energiacutea b) λ = 45523 nm el elemento presente en la muestra es Ba

4- ν = 487 x 1014 s-1

5- λ = 00326 nm la radiacioacuten se encuentra en la regioacuten de microondas

6- λ = 1500 nm es factible utilizar la peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- c lt d lt a lt b

10- 31 x 1019 fotoness

11- 12 x 102 fotones

12- 131 x 10-22 kJ

13- E = 129 x 10-15 J

14- b)

16- Eunioacuten = 434 x 10-19 J ν0 = 655 x 1014 s-1

17- 419 nm En principio siacute en la praacutectica no

18- Un mol de fotones con λ = 113 nm

19- a) Ef gt Eamarilla No es suficiente para extraer un electroacuten del sodio por lo tanto no presenta efecto fotoeleacutectrico

b) λ0 = 5398 nm

20- La luz amarilla generaraacute maacutes electrones La luz azul generaraacute electrones con mayor energiacutea cineacutetica

22- ∆E = 182 kJmol ν = 456 x 1014 s-1

24- 5

25- a) λ = 142 nm b) E = 5 x 10-19 J c) λ = 198 nm

26- a) EI = 131301 kJmol b) λ = 912 x 10-5 m c) Absorbe d) EI = 32825 kJmol

27- a) ∆E = 458 x 10-19J ν = 69 x 1014 s-1 λ = 434 nm Emisioacuten b) ∆E = 217 x 10-18J ν = 328 x 1015 s-1 λ = 91 nm Absorcioacuten c) ∆E = 204 x 10-18J ν = 309 x 1015 s-1 λ = 97 nm Emisioacuten d) ∆E = 484 x 10-19J ν = 731 x 1014 s-1 λ = 410 nm Absorcioacuten 28- λ1 = (λ2 λ3) (λ2 + λ3) 31- a) 7 nm b) 663 x 10-23 nm

c) 469 x 10-23 nm d) 666 x 10-4 nm e) 197 x 10-25 nm 37- a) 4 b) f c) 14 d) 4 38- a) 2p 6 electrones b) 3d 10 electrones c) 4f 14 electrones d) 2py 2 electrones e) 2pz 1 electroacuten 39- a) 5 b) 4 c) 9 43- S+

44- a) c) y e) son conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos inaceptables 45- b) lt e) lt c) lt a) = d) 46- Mg 48- a) He b) N c) Na d) As e) Cl 49- A es un estado excitado B estado fundamental D estado imposible E estado fundamental

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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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32- La difraccioacuten de neutrones es una teacutecnica importante para determinar las estructuras de las moleacuteculas Calcula la velocidad de un neutroacuten que tiene una longitud de onda caracteriacutestica de 088 Aring

33- Los neutrones teacutermicos son neutrones que se mueven a velocidades comparables a las de las moleacuteculas

del aire a temperatura ambiente Estos neutrones son los maacutes efectivos para iniciar una reaccioacuten nuclear en cadena entre los isoacutetopos de 235U Calcula la longitud de onda (en nm) asociada a un rayo de neutrones que se mueven a 700 x 102 ms (La masa de un neutroacuten es = 1675 x 10-27 kg)

MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNICOS 34- iquestCuaacuteles son las limitaciones de la teoriacutea de Bohr 35- iquestQueacute es un orbital atoacutemico iquestEn queacute difiere un orbital atoacutemico de una oacuterbita 36- Describe los cuatro nuacutemeros cuaacutenticos utilizados para caracterizar un electroacuten de un aacutetomo iquestCuaacuteles de los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos determinan la energiacutea de un electroacuten en un aacutetomo de hidroacutegeno y en un aacutetomo polielectroacutenico

37- iquestCuaacutel es

a) el valor miacutenimo de n para l=3 b) la letra usada para designar el subnivel con l=3 c) el nuacutemero de electrones en un subnivel con l=3 d) el nuacutemero de diferentes subcapas cuando n=4

38- iquestA cuaacuteles subcapas corresponden los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos y cuaacutel es el nuacutemero de

electrones permitido para ocupar esas subcapas a) n=2 l=1 b) n=3 l=2 c) n=4 l=3 d) n=2 l=1 ml=0 e) n=3 l=1 ml=-1 ms=+frac12

39- Indica el nuacutemero total de

a) electrones p en F (Z=9) b) electrones s en P (Z=15) c) electrones 3d en Co (Z=27)

ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS 40- iquestQueacute es la configuracioacuten electroacutenica Describe la importancia del principio de exclusioacuten de Pauli y de la

regla de Hund en la escritura de la configuracioacuten electroacutenica de los elementos iquestCuaacuteles de las siguientes porciones de diagramas de orbital que representan las configuraciones electroacutenicas del estado fundamental de ciertos elementos violan el principio de exclusioacuten de Pauli yo la regla de Hund

uarr uarr uarruarr

a)

uarr uarrdarr darr b)

uarr uarrdarr uarr c)

uarrdarr uarr uarr uarr d)

uarr uarr uarr darr uarrdarr e)

uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr f)

41- iquestQueacute significa el teacutermino ldquoapantallamiento de electronesrdquo en un aacutetomo Utiliza el aacutetomo de Li como ejemplo

y describe el efecto pantalla en la energiacutea de los electrones en un aacutetomo

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42- Explica el significado de diamagneacutetico y paramagneacutetico Menciona un ejemplo de un aacutetomo que sea

diamagneacutetico y uno que sea paramagneacutetico iquestQueacute significa la expresioacuten los electrones estaacuten apareados

43- iquestCuaacutel de las especies siguientes tiene maacutes electrones no apareados S+ S o S- Explica coacutemo llegaste a la respuesta

44- Indica cuaacutel de los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos son inaceptables en un aacutetomo y explica por

queacute a) (10frac12frac12) b) (300+frac12) c) (221+frac12) d) (43-2+frac12) e) (3211)

45- Los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos corresponden a cinco electrones distintos del mismo aacutetomo

Ordeacutenalos por energiacutea creciente En caso de que dos tengan la misma energiacutea iquestqueacute puedes concluir al respecto

a) 3 2 -1 +frac12 b) 1 0 0 +frac12 c) 2 1 1 -frac12 d) 3 2 1 +frac12 e) 2 0 0 +frac12

46- La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo neutro es 1s22s22p63s2 Escribe un conjunto completo de

nuacutemeros cuaacutenticos para cada uno de los electrones Identifica el elemento

47- Asigna un conjunto de cuatro nuacutemeros cuaacutenticos a a) Cada electroacuten del aacutetomo de carbono b) El electroacuten 4s del potasio c) Todos los electrones p del azufre d) Todos los electrones 3d del cobalto

48- Un aacutetomo puede absorber un cuanto de energiacutea y promover uno de sus electrones a un orbital de mayor

energiacutea Cuando esto ocurre se dice que el aacutetomo estaacute en un estado excitado A continuacioacuten se proporcionan las configuraciones electroacutenicas de algunos aacutetomos excitados Identifica estos aacutetomos y escribe sus configuraciones electroacutenicas en el estado fundamental

a) 1s12s1 b) 1s22s22p23d1 c) 1s22s22p64s1 d) [Ar] 4s13d104p4 e) [Ne] 3s23p43d1

49- Las configuraciones electroacutenicas siguientes corresponden a las especies hipoteacuteticas A B D y E

3A 1s22p1

16B 1s22s22p63s23p4

6D 1s22s22p12d1

8E 1s22s22p3

iquestCuaacuteles son los estados electroacutenicos de A B D y E (estado excitado estado fundamental de un aacutetomo o estado imposible)

50- Escribe las configuraciones electroacutenicas de Al Cl Ca Cr Ni Fe O Na S Co Al3+ Cl- Ca2+ Cr2+ Cr3+

Cr6+ Ni2+ Fe2+ Fe3+ O2- S2- Co2+ Co3+

a) iquestCuaacutentos electrones no apareados tiene cada uno de los aacutetomos e iones anteriores De acuerdo a tu respuesta clasifiacutecalos como diamagneacuteticos o paramagneacuteticos

b) iquestCuaacuteles tienen configuracioacuten de gas noble iquestDe queacute gas noble son isoelectroacutenicos

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 3- a) Au emite la radiacioacuten de mayor energiacutea Na emite la radiacioacuten de menor energiacutea b) λ = 45523 nm el elemento presente en la muestra es Ba

4- ν = 487 x 1014 s-1

5- λ = 00326 nm la radiacioacuten se encuentra en la regioacuten de microondas

6- λ = 1500 nm es factible utilizar la peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- c lt d lt a lt b

10- 31 x 1019 fotoness

11- 12 x 102 fotones

12- 131 x 10-22 kJ

13- E = 129 x 10-15 J

14- b)

16- Eunioacuten = 434 x 10-19 J ν0 = 655 x 1014 s-1

17- 419 nm En principio siacute en la praacutectica no

18- Un mol de fotones con λ = 113 nm

19- a) Ef gt Eamarilla No es suficiente para extraer un electroacuten del sodio por lo tanto no presenta efecto fotoeleacutectrico

b) λ0 = 5398 nm

20- La luz amarilla generaraacute maacutes electrones La luz azul generaraacute electrones con mayor energiacutea cineacutetica

22- ∆E = 182 kJmol ν = 456 x 1014 s-1

24- 5

25- a) λ = 142 nm b) E = 5 x 10-19 J c) λ = 198 nm

26- a) EI = 131301 kJmol b) λ = 912 x 10-5 m c) Absorbe d) EI = 32825 kJmol

27- a) ∆E = 458 x 10-19J ν = 69 x 1014 s-1 λ = 434 nm Emisioacuten b) ∆E = 217 x 10-18J ν = 328 x 1015 s-1 λ = 91 nm Absorcioacuten c) ∆E = 204 x 10-18J ν = 309 x 1015 s-1 λ = 97 nm Emisioacuten d) ∆E = 484 x 10-19J ν = 731 x 1014 s-1 λ = 410 nm Absorcioacuten 28- λ1 = (λ2 λ3) (λ2 + λ3) 31- a) 7 nm b) 663 x 10-23 nm

c) 469 x 10-23 nm d) 666 x 10-4 nm e) 197 x 10-25 nm 37- a) 4 b) f c) 14 d) 4 38- a) 2p 6 electrones b) 3d 10 electrones c) 4f 14 electrones d) 2py 2 electrones e) 2pz 1 electroacuten 39- a) 5 b) 4 c) 9 43- S+

44- a) c) y e) son conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos inaceptables 45- b) lt e) lt c) lt a) = d) 46- Mg 48- a) He b) N c) Na d) As e) Cl 49- A es un estado excitado B estado fundamental D estado imposible E estado fundamental

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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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42- Explica el significado de diamagneacutetico y paramagneacutetico Menciona un ejemplo de un aacutetomo que sea

diamagneacutetico y uno que sea paramagneacutetico iquestQueacute significa la expresioacuten los electrones estaacuten apareados

43- iquestCuaacutel de las especies siguientes tiene maacutes electrones no apareados S+ S o S- Explica coacutemo llegaste a la respuesta

44- Indica cuaacutel de los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos son inaceptables en un aacutetomo y explica por

queacute a) (10frac12frac12) b) (300+frac12) c) (221+frac12) d) (43-2+frac12) e) (3211)

45- Los siguientes conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos corresponden a cinco electrones distintos del mismo aacutetomo

Ordeacutenalos por energiacutea creciente En caso de que dos tengan la misma energiacutea iquestqueacute puedes concluir al respecto

a) 3 2 -1 +frac12 b) 1 0 0 +frac12 c) 2 1 1 -frac12 d) 3 2 1 +frac12 e) 2 0 0 +frac12

46- La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo neutro es 1s22s22p63s2 Escribe un conjunto completo de

nuacutemeros cuaacutenticos para cada uno de los electrones Identifica el elemento

47- Asigna un conjunto de cuatro nuacutemeros cuaacutenticos a a) Cada electroacuten del aacutetomo de carbono b) El electroacuten 4s del potasio c) Todos los electrones p del azufre d) Todos los electrones 3d del cobalto

48- Un aacutetomo puede absorber un cuanto de energiacutea y promover uno de sus electrones a un orbital de mayor

energiacutea Cuando esto ocurre se dice que el aacutetomo estaacute en un estado excitado A continuacioacuten se proporcionan las configuraciones electroacutenicas de algunos aacutetomos excitados Identifica estos aacutetomos y escribe sus configuraciones electroacutenicas en el estado fundamental

a) 1s12s1 b) 1s22s22p23d1 c) 1s22s22p64s1 d) [Ar] 4s13d104p4 e) [Ne] 3s23p43d1

49- Las configuraciones electroacutenicas siguientes corresponden a las especies hipoteacuteticas A B D y E

3A 1s22p1

16B 1s22s22p63s23p4

6D 1s22s22p12d1

8E 1s22s22p3

iquestCuaacuteles son los estados electroacutenicos de A B D y E (estado excitado estado fundamental de un aacutetomo o estado imposible)

50- Escribe las configuraciones electroacutenicas de Al Cl Ca Cr Ni Fe O Na S Co Al3+ Cl- Ca2+ Cr2+ Cr3+

Cr6+ Ni2+ Fe2+ Fe3+ O2- S2- Co2+ Co3+

a) iquestCuaacutentos electrones no apareados tiene cada uno de los aacutetomos e iones anteriores De acuerdo a tu respuesta clasifiacutecalos como diamagneacuteticos o paramagneacuteticos

b) iquestCuaacuteles tienen configuracioacuten de gas noble iquestDe queacute gas noble son isoelectroacutenicos

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 3- a) Au emite la radiacioacuten de mayor energiacutea Na emite la radiacioacuten de menor energiacutea b) λ = 45523 nm el elemento presente en la muestra es Ba

4- ν = 487 x 1014 s-1

5- λ = 00326 nm la radiacioacuten se encuentra en la regioacuten de microondas

6- λ = 1500 nm es factible utilizar la peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- c lt d lt a lt b

10- 31 x 1019 fotoness

11- 12 x 102 fotones

12- 131 x 10-22 kJ

13- E = 129 x 10-15 J

14- b)

16- Eunioacuten = 434 x 10-19 J ν0 = 655 x 1014 s-1

17- 419 nm En principio siacute en la praacutectica no

18- Un mol de fotones con λ = 113 nm

19- a) Ef gt Eamarilla No es suficiente para extraer un electroacuten del sodio por lo tanto no presenta efecto fotoeleacutectrico

b) λ0 = 5398 nm

20- La luz amarilla generaraacute maacutes electrones La luz azul generaraacute electrones con mayor energiacutea cineacutetica

22- ∆E = 182 kJmol ν = 456 x 1014 s-1

24- 5

25- a) λ = 142 nm b) E = 5 x 10-19 J c) λ = 198 nm

26- a) EI = 131301 kJmol b) λ = 912 x 10-5 m c) Absorbe d) EI = 32825 kJmol

27- a) ∆E = 458 x 10-19J ν = 69 x 1014 s-1 λ = 434 nm Emisioacuten b) ∆E = 217 x 10-18J ν = 328 x 1015 s-1 λ = 91 nm Absorcioacuten c) ∆E = 204 x 10-18J ν = 309 x 1015 s-1 λ = 97 nm Emisioacuten d) ∆E = 484 x 10-19J ν = 731 x 1014 s-1 λ = 410 nm Absorcioacuten 28- λ1 = (λ2 λ3) (λ2 + λ3) 31- a) 7 nm b) 663 x 10-23 nm

c) 469 x 10-23 nm d) 666 x 10-4 nm e) 197 x 10-25 nm 37- a) 4 b) f c) 14 d) 4 38- a) 2p 6 electrones b) 3d 10 electrones c) 4f 14 electrones d) 2py 2 electrones e) 2pz 1 electroacuten 39- a) 5 b) 4 c) 9 43- S+

44- a) c) y e) son conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos inaceptables 45- b) lt e) lt c) lt a) = d) 46- Mg 48- a) He b) N c) Na d) As e) Cl 49- A es un estado excitado B estado fundamental D estado imposible E estado fundamental

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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1 3- a) Au emite la radiacioacuten de mayor energiacutea Na emite la radiacioacuten de menor energiacutea b) λ = 45523 nm el elemento presente en la muestra es Ba

4- ν = 487 x 1014 s-1

5- λ = 00326 nm la radiacioacuten se encuentra en la regioacuten de microondas

6- λ = 1500 nm es factible utilizar la peliacutecula para fotografiacutea infrarroja

7- c lt d lt a lt b

10- 31 x 1019 fotoness

11- 12 x 102 fotones

12- 131 x 10-22 kJ

13- E = 129 x 10-15 J

14- b)

16- Eunioacuten = 434 x 10-19 J ν0 = 655 x 1014 s-1

17- 419 nm En principio siacute en la praacutectica no

18- Un mol de fotones con λ = 113 nm

19- a) Ef gt Eamarilla No es suficiente para extraer un electroacuten del sodio por lo tanto no presenta efecto fotoeleacutectrico

b) λ0 = 5398 nm

20- La luz amarilla generaraacute maacutes electrones La luz azul generaraacute electrones con mayor energiacutea cineacutetica

22- ∆E = 182 kJmol ν = 456 x 1014 s-1

24- 5

25- a) λ = 142 nm b) E = 5 x 10-19 J c) λ = 198 nm

26- a) EI = 131301 kJmol b) λ = 912 x 10-5 m c) Absorbe d) EI = 32825 kJmol

27- a) ∆E = 458 x 10-19J ν = 69 x 1014 s-1 λ = 434 nm Emisioacuten b) ∆E = 217 x 10-18J ν = 328 x 1015 s-1 λ = 91 nm Absorcioacuten c) ∆E = 204 x 10-18J ν = 309 x 1015 s-1 λ = 97 nm Emisioacuten d) ∆E = 484 x 10-19J ν = 731 x 1014 s-1 λ = 410 nm Absorcioacuten 28- λ1 = (λ2 λ3) (λ2 + λ3) 31- a) 7 nm b) 663 x 10-23 nm

c) 469 x 10-23 nm d) 666 x 10-4 nm e) 197 x 10-25 nm 37- a) 4 b) f c) 14 d) 4 38- a) 2p 6 electrones b) 3d 10 electrones c) 4f 14 electrones d) 2py 2 electrones e) 2pz 1 electroacuten 39- a) 5 b) 4 c) 9 43- S+

44- a) c) y e) son conjuntos de nuacutemeros cuaacutenticos inaceptables 45- b) lt e) lt c) lt a) = d) 46- Mg 48- a) He b) N c) Na d) As e) Cl 49- A es un estado excitado B estado fundamental D estado imposible E estado fundamental

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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Unidad 2

TABLA PERIOacuteDICA 1- Explica cuaacutel fue la contribucioacuten de Moseley a la tabla perioacutedica moderna 2- Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna 3- iquestCuaacutel es la relacioacuten maacutes importante entre los elementos de un mismo grupo en la tabla perioacutedica

Describe los lineamientos generales de la tabla perioacutedica moderna CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS 4- Los elementos quiacutemicos que aparecen en la tabla perioacutedica se han clasificado en metales no metales

y metaloides iquestEn que se basa esta clasificacioacuten Dibuja un esquema general de una tabla perioacutedica Indica doacutende se localizan los metales los no metales y los metaloides Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los metales y de los no metales

5- iquestQueacute es un elemento representativo Menciona el nombre y siacutembolos de al menos cinco elementos

representativos (diferentes a los citados en el problema 6) 6- iquestQueacute son los electrones de valencia Para los elementos representativos el nuacutemero de electrones de

valencia de un elemento es igual al nuacutemero del grupo al que pertenece Demuestra que esto se cumple para los siguientes elementos Al K Cl P O C

7- iquestCoacutemo se relaciona la configuracioacuten electroacutenica de los iones derivados de los elementos

representativos con su estabilidad 8- iquestQueacute se quiere decir cuando se afirma que dos iones o un aacutetomo y un ion son isoelectroacutenicos 9- Escribe la foacutermula (siacutembolo y carga) para cuatro aacutetomos o iones que sean isoelectroacutenicos con cada

uno de los siguientes iones a) Br- b) S2- c) Xe d) Mg2+

10- Agrupa las configuraciones electroacutenicas de los siguientes elementos de acuerdo a aquellos que

presentan similitud en las propiedades quiacutemicas a) 1s2 2s22p6 4s23d10 5s24d10 5s25p4 b) 2s2 2s22p4 2s22p5 4s24p4 5s2 c) 1s2 2s22p6 4s24p3 6s26p3 3s23p3 d) 2s1 3s23p3 3s23p4 5s25p3 4s1

Identifica los elementos 11- Para cada uno de los siguientes elementos nuevos o no descubiertos indica en queacute grupo estariacutean

y cuaacutel seriacutea la configuracioacuten electroacutenica para los electrones maacutes externos a) 106 b) 114 c) 118

12- El elemento con Z=110 seraacute

a) un haloacutegeno b) un actiacutenido c) un gas inerte d) un metal de transicioacuten

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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS 13- De acuerdo al modelo atoacutemico propuesto por la mecaacutenica cuaacutentica iquestconsideras que tiene sentido

hablar de un radio bien definido para un aacutetomo Justifica tu respuesta 14- La longitud del enlace As-I medida experimentalmente en triyoduro de arseacutenico AsI3 es de 255 Aring

iquestQueacute tan cercano es este valor al que se predice con base en los radios atoacutemicos de los elementos 15- iquestCoacutemo cambian los tamantildeos de los aacutetomos conforme nos movemos

a) de izquierda a derecha en una fila de la tabla perioacutedica b) de arriba hacia abajo en un grupo de la tabla perioacutedica

16- iquestPor queacute el aacutetomo de He tiene un radio maacutes pequentildeo que el de H iquestPor queacute el aacutetomo de He es maacutes

pequentildeo que el de Ne

17- Define radio ioacutenico iquestCoacutemo cambia el tamantildeo de un aacutetomo cuando se convierte en a) un anioacuten y b)

un catioacuten Justifica tus respuestas 18- Explica por queacute para iones isoelectroacutenicos los aniones son mayores que los cationes 19- Ordena los siguientes elementos de acuerdo a radio atoacutemico creciente

a) O P Si Ge b) Mg K Na Rb c) F O Ne S d) Ca al Mg Ba

20- Los elementos que tienen valores cercanos de radio atoacutemico son

a) F Cl Br y I b) C P Se y I c) Mn Fe Co y Ni d) O P Ge y Sn

21- Acomoda en orden decreciente de radio ioacutenico a las especies K+ Cl- S2- y Ca2+ 22- Indica el orden creciente de radio ioacutenico para las especies O2-- Na+ F- y Mg2+ 23- iquestQueacute tendencia debemos esperar en el tamantildeo ioacutenico de una familia dada Discuacutetelo para los

alcalinos y los haloacutegenos iquestQueacute sucede a lo largo de un periodo Analiacutezalo para los elementos representativos

ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA 24- Define energiacutea de ionizacioacuten iquestPor queacute la segunda energiacutea de ionizacioacuten siempre es mayor que la

primera energiacutea de ionizacioacuten para cualquier elemento 25- Dibuja un esquema de la tabla perioacutedica y muestra las tendencias de la primera energiacutea de

ionizacioacuten de los elementos en un grupo y en un periodo iquestQueacute tipo de elementos tienen las mayores energiacuteas de ionizacioacuten y queacute tipo de elementos tienen las menores energiacuteas de ionizacioacuten

26- Se sabe que dentro de cada periodo la primera energiacutea de ionizacioacuten aumenta con el nuacutemero

atoacutemico y que dentro de un grupo la primera energiacutea de ionizacioacuten disminuye cuando el nuacutemero atoacutemico crece Sin utilizar los valores de las energiacuteas de ionizacioacuten dibuja una graacutefica que represente este comportamiento iquestPor queacute solo se observa esta tendencia con la primera energiacutea de ionizacioacuten y no se observa con la segunda la tercera o la cuarta energiacutea de ionizacioacuten iquestEncuentras alguna tendencia perioacutedica en los valores de la segunda energiacutea de ionizacioacuten

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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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27- En general la energiacutea de ionizacioacuten aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un determinado periodo Sin embargo el aluminio tiene una energiacutea de ionizacioacuten menor que el magnesio Explica esta tendencia de comportamiento

28- Dos aacutetomos tienen las siguientes configuraciones electroacutenicas 1s22s22p6 y 1s22s22p63s1 La primera

energiacutea de ionizacioacuten de uno es 2080 kJmol y la del otro es 496 kJmol Asigna cada valor de energiacutea de ionizacioacuten a cada una de las configuraciones propuestas Justifica tu eleccioacuten Identifica los elementos a los que corresponden dichas configuraciones electroacutenicas

29- Entre el Na y el Mg iquestcuaacutel tendraacute la mayor energiacutea de segunda ionizacioacuten Justifica tu respuesta 30- a) La cuarta energiacutea de ionizacioacuten del aluminio es 11600 kJmol mientras que la cuarta energiacutea de

ionizacioacuten del silicio es 4354 kJmol iquestCoacutemo se puede explicar esta gran diferencia b) Para el magnesio los valores sucesivos de las energiacuteas de ionizacioacuten (en kJmol) son 738 1450 y

7730 iquestCoacutemo puedes explicar estos valores Escriba las energiacuteas de ionizacioacuten en electroacutenvoltios (1 electroacutenvoltio es igual a 9649 kJmol)

31- Escribe la reaccioacuten que represente a la primera energiacutea de ionizacioacuten del oxiacutegeno molecular El valor

de esta energiacutea de ionizacioacuten es igual a 1175 kJmol Por otra parte se sabe que el Xe reacciona con el fluacuteor formando compuestos del tipo XeFn (n = 2 4) investiga el valor de la primera energiacutea de ionizacioacuten del xenoacuten Con esta informacioacuten iquestpodriacuteas esperar que el O2 reaccione con F2 Si lo consideras factible propoacuten la reaccioacuten y los probables productos

32- Con los valores que se presentan en la siguiente tabla construya una graacutefica iquestEncuentras alguna

tendencia perioacutedica En caso afirmativo iquestcoacutemo lo explicas iquestAlguacuten elemento o elementos se desviacutean de la tendencia observada

Elemento Tercera energiacutea de ionizacioacuten

(kJmol) Mg 7730 Al 2744 Si 3228 P 2905 S 3375 Cl 3850 Ar 3945

33- Define afinidad electroacutenica La energiacutea de ionizacioacuten siempre es una cantidad positiva en tanto que la

afinidad electroacutenica puede ser positiva o negativa iquestPor queacute Justifica tu respuesta 34- Especifica para cuaacutel de los siguientes elementos se esperariacutea una mayor afinidad electroacutenica He K

Co S o Cl 35- Considerando los valores de afinidad electroacutenica de los metales alcalinos iquestseriacutea posible que estos

metales formaran un anioacuten M- donde M representa un metal alcalino 36- Para la mayor parte de los aacutetomos neutros y para los iones con carga positiva se desprende energiacutea

cuando se adiciona un electroacuten por lo que la afinidad electroacutenica es negativa iquestCoacutemo puede explicar que se desprenda energiacutea cuando se adiciona un electroacuten Si la afinidad electroacutenica es negativa mientras maacutes negativo sea su valor iquestseraacute mayor o menor la atraccioacuten de los electrones

37- Para un aacutetomo cuyo valor de energiacutea de ionizacioacuten es elevado

a) La afinidad electroacutenica es baja b) Los electrones de valencia estaacuten deacutebilmente unidos c) El elemento tiene propiedades metaacutelicas d) Los electrones de valencia estaacuten fuertemente unidos

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 16: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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METALES Y NO METALES 38- De los siguientes elementos Li Mg As O F Ar V y Nb iquestcuaacuteles esperariacuteas que fueran buenos

conductores del calor y la electricidad 39- El arreglo de Al Si y P en orden de su habilidad para conducir electricidad es

a) SigtAlgtP b) AlgtSigtP c) SigtPgtAl d) AlgtPgtSi

40- Compara la configuracioacuten electroacutenica la carga ioacutenica maacutes comuacuten la primera energiacutea de ionizacioacuten

la reactividad frente al agua la reactividad frente al hidroacutegeno y el radio atoacutemico del oxiacutegeno el fluacuteor y el bromo Explica las similitudes y diferencias

41- iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor y el neoacuten no iquestPor queacute el xenoacuten reacciona con el fluacuteor pero

no lo hace con el bromo ni con el yodo PROBLEMAS ADICIONALES 42- La siguiente figura representa solamente un esquema de la tabla perioacutedica y obedece la ley perioacutedica

cumpliendo con todas sus caracteriacutesticas

A B C D E F G H I J K L M O P Q

Los elementos han sido representados con letras y solamente debe observarse la posicioacuten entre estas

para responder a lo siguiente marcando con una X el pareacutentesis que corresponda a cada uno de los planteamientos

Mayor Menor Igual El elemento M respecto al A tendraacute el nuacutemero de electrones de valencia

( ) ( ) ( )

El elemento G respecto al O tendraacute una afinidad electroacutenica

( ) ( ) ( )

El elemento Q respecto al J tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten

( ) ( ) ( )

El elemento K respecto al E tendraacute un caraacutecter metaacutelico

( ) ( ) ( )

El elemento H respecto al B tendraacute un radio atoacutemico

( ) ( ) ( )

43- En el planeta Zerk la tabla perioacutedica de los elementos es ligeramente diferente de la nuestra En

Zerk existen soacutelo dos orbitales p por lo que una subcapa p mantiene soacutelo 4 electrones Hay soacutelo 4 orbitales d por lo que una subcapa d soacutelo retiene 8 electrones Todo lo demaacutes es igual que en la tierra como por ejemplo el orden de llenado (1s2s etc) asiacute como lo caracteriacutestico de los gases nobles metales y no metales Construye una tabla perioacutedica zerkiana utilizando los nuacutemeros para elementos hasta el elemento nuacutemero 50 Luego responde las siguientes preguntas

a) En el segundo periacuteodo hay ___________ elementos b) En el cuarto periacuteodo hay ___________ elementos c) Los nuacutemeros atoacutemicos de los gases nobles al final del tercer y cuarto periacuteodo son __________

y _________ respectivamente d) El elemento nuacutemero 12 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 13 El

elemento nuacutemero 6 tendraacute un radio atoacutemico ___________ que el elemento nuacutemero 12

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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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e) El elemento nuacutemero 15 tendraacute una energiacutea de ionizacioacuten ___________ que el elemento nuacutemero 14

f) La afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 8 seraacute __________ que la afinidad electroacutenica del elemento nuacutemero 10

44- Dos soacutelidos ioacutenicos comunes son la sal de mesa (NaCl) y el compuesto que forma parte de los

huesos (Ca5(PO4)3OH) Mientras que la sal de mesa es soluble en agua el compuesto que forma parte de los huesos no lo es Deacute una explicacioacuten para la diferencia de solubilidad de estos compuestos

45- Explica en teacuterminos de configuraciones electroacutenicas por queacute el hidroacutegeno exhibe propiedades

similares tanto a las de Li como a las de F 46- El radio atoacutemico de un elemento por lo regular se determina a partir de la forma maacutes estable del

elemento a temperatura ambiente El hierro metaacutelico existe en tres formas diferentes llamadas hierro α- γ- y δ- dependiendo de la temperatura Las distancias Fe-Fe en estas formas son 248 Aring (hierro α) 258 Aring (hierro γ) y 254 Aring (hierro δ) Consulta una tabla con valores de radios atoacutemicos y con base a esta informacioacuten determina queacute forma del hierro es la maacutes estable a temperatura ambiente

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2 9- a) Kr Rb+ Sr2+ Se2-

b) Cl- Ar K+ Ca2+

c) I- Te2- Cs+ Ba2+

d) Ne F- O2- Al3+

10- a) 4s23d10 y 5s23d10

b) 2s2 y 5s2 2s22p4 y 4s24p4

c) 3s23p3 4s24p3 y 6s26p3

d) 2s1 y 4s1 3s23p3 y 5s25p3

11- a) VI B b) IV A c) VIII A 12- d) 14- Con base en la suma de los radios atoacutemicos

As-I = 254 Aring Este valor es muy cercano al valor experimental de 255 Aring

19- a) Mg lt Na lt K lt Rb b) Ne lt F lt O lt S c) Al lt Mg lt Ca lt Ba d) O lt P lt Si gt Ge 20- c) 21- S2- gt Cl- gt K+ gt Ca2+

22- Mg2+ lt Na+ lt F- lt O2-

28- 1s22s22p6 EI = 2080 kJmol 1s22s22p63s1 EI =

496 kJmol

29- Na ya que Na+ es isoelectroacutenico con un gas noble (Ne)

31- Puesto que el Xe reacciona con el F2 y el O2

tiene aproximadamente la misma energiacutea de ionizacioacuten que el Xe es probable que el O2 reaccione con el F2 Los productos probables seriacutean O2F2 o OF2

34- Para Cl se esperariacutea mayor afinidad

electroacutenica 37- d) 38- Li Mg V y Nb 39- b) 41- Los aacutetomos de F tienen una mucho mayor

tendencia a ganar electrones que los aacutetomos de I y Br y son maacutes reactivos hacia sustancias relativamente inertes como el Xe

45- Al igual que el Li el H soacutelo tiene un electroacuten de

valencia y su estado maacutes comuacuten de oxidacioacuten es +1 Al igual que el F el H soacutelo necesita un electroacuten para adoptar la configuracioacuten electroacutenica del gas noble maacutes cercano tanto el H como el F pueden existir en el estado de oxidacioacuten -1

46- Hierro α

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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Unidad 3

SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO 1- iquestQueacute es un siacutembolo de Lewis iquestA queacute elementos se aplica principalmente 2- Escribe los siacutembolos de Lewis para los aacutetomos de los elementos Ca N Na O y Cl iquestQueacute informacioacuten

puedes obtener a partir de los siacutembolos de Lewis con respecto al tipo de enlace que predominantemente formariacutean al unirse a otro aacutetomo cualesquiera

3- Escribe los siacutembolos de puntos de lewis para los siguientes iones

a) Be2+ b) I- c) S2- d) Al3+ e) P3- f) Mg2+ g) Pb4+ h) N3-

4- Escribe las configuraciones electroacutenicas y el siacutembolo de Lewis para cada uno de los aacutetomos e iones

siguientes a) Ni Ni2+ y Ni3+ b) Cu Cu+ y Cu2+

Ordena cada una de las series en forma creciente de tamantildeo atoacutemico iquestQueacute informacioacuten te brindan las estructuras de Lewis con respecto al niacutequel y al cobre y sus respectivos cationes en teacuterminos del enlace que podriacutean formar al combinarse con aacutetomos de oxiacutegeno por ejemplo iquestPor queacute tanto el niacutequel como el cobre pueden formar diferentes tipos de oacutexidos y generalizando por queacute pueden actuar con diferentes estados de oxidacioacuten al combinarse con aacutetomos de otros elementos

4- Utiliza siacutembolos de Lewis para representar la reaccioacuten de formacioacuten del sulfuro de hidroacutegeno Indica

cuales pares de electrones en el H2S son enlazantes y cuaacuteles son pares solitarios 5- Con la informacioacuten proporcionada por las estructuras atoacutemicas de Lewis indica la foacutermula molecular

maacutes probable para compuestos binarios formados por a) silicio y cloro b) arseacutenico e hidroacutegeno c) fluacuteor y azufre

ENLACE IOacuteNICO 6- Explica queacute es un enlace ioacutenico 7- iquestPor queacute la energiacutea de ionizacioacuten y la afinidad electroacutenica determinan que los elementos se combinen

entre siacute para formar compuestos ioacutenicos 8- iquestEn cuaacutel de los siguientes estados el KCl podriacutea conducir electricidad

a) Soacutelido b) Fundido c) Disuelto en agua

Justifica tus respuestas 9- El MgF2 es un compuesto ioacutenico iquestcuaacutel de las afirmaciones siguientes es incorrecta

a) El nuacutemero de oxidacioacuten del Mg en este compuesto es igual a dos b) Al formarse el compuesto el aacutetomo de Mg gana dos electrones c) Los aacutetomos de fluacuteor estaacuten como iones F-

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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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d) La atraccioacuten que une a los iones de fluacuteor con el aacutetomo de magnesio es de naturaleza electrostaacutetica

10- Escribe la foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico formado por los siguientes pares de elementos

a) Ca y F b) Na y S c) Y y O d) Li y Cl

11- Un compuesto ioacutenico tiene la siguiente composicioacuten en masa Ca 303 N 212 O 485 iquestCuaacutel

es la foacutermula miacutenima y la estructura de Lewis del compuesto 12- Define el teacutermino energiacutea de red iquestQueacute papel desempentildea la energiacutea de red en la estabilidad de los

compuestos ioacutenicos iquestQueacute factores determinan la magnitud de la energiacutea de red de un compuesto ioacutenico

13- Identifica el tipo de proceso (energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica energiacutea de disociacioacuten de

enlace entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten energiacutea reticular) representado por las reacciones siguientes a) F(g) + e- rarr F-(g) b) F2(g) rarr 2F(g) c) Na(g) rarr Na+(g) + e- d) NaF(s) rarr Na+(g) + F-(g) e) Na(s) + 12 F2(g ) rarr NaF(s)

14- Explica las siguientes tendencias en la energiacutea de red

a) MgO gt MgS b) LiF gt CsBr c) CaO gt KF

15- Calcula la energiacutea reticular del NaBr utilizando el ciclo de Born-Haber iquestEn queacute ley se basa este

procedimiento 16- La entalpiacutea de sublimacioacuten del Mg(s) es 150 kJmol la primera energiacutea de ionizacioacuten del Mg(g) es

738 kJmol y la segunda es 1450 kJmol La entalpiacutea de disociacioacuten del O2(g) es 494 kJmol La primera afinidad electroacutenica del oxiacutegeno es 141 kJmol y la segunda es 780 kJmol La energiacutea de la red del MgO(s) es 3890 kJmol A partir de la informacioacuten anterior calcula la entalpiacutea de formacioacuten del MgO(s)

ENLACE COVALENTE 17- Explica queacute es un enlace covalente iquestCuaacutel es la contribucioacuten de Lewis para entender el enlace

covalente 18- Compara las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos ioacutenicos y los compuestos covalentes 19- iquestEn queacute difieren los enlaces del Cl2 de los del NaCl 20- Una muestra de un compuesto gaseoso formado por arseacutenico y fluacuteor pesa 0100 g y ocupa un

volumen de 142 ml a 23degC y 765 mm de Hg iquestCuaacutel es la masa molar del compuesto Escribe la foacutermula de Lewis para la moleacutecula

21- Utilizando siacutembolos de Lewis haz un diagrama de la reaccioacuten entre

a) aacutetomos de calcio y oxiacutegeno para formar CaO b) aacutetomos de Al y F c) aacutetomos de P y H para formar PH3

Indica si los compuestos formados son ioacutenicos o covalentes

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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA 22- Con un ejemplo ilustra cada uno de los siguientes teacuterminos estructura de Lewis pares libres regla

del octeto longitud de enlace 23- iquestCuaacutel es la diferencia entre un siacutembolo de puntos de Lewis y una estructura de Lewis 24- Escribe las estructuras de Lewis para las moleacuteculas siguientes

a) ICl b) PH3 c) P4 d) H2S e) N2H4 f) HClO3 g) COBr2 (el aacutetomo de C es el aacutetomo central) h) NO+ i) (NH4)+ j) (PO4)3-

26- Define longitud de enlace y distingue los enlaces sencillo doble y triple en una moleacutecula y escribe un

ejemplo de cada uno Para los mismos aacutetomos enlazados iquestcoacutemo cambia la longitud de enlace de un enlace sencillo a uno doble y a uno triple

27- Explica en que consiste la resonancia y define el teacutermino ldquoestructura de resonanciardquo 28- Construye una estructura de Lewis para el O2 en la que cada aacutetomo alcance un octeto de electrones

Explica por queacute es necesario formar un doble enlace en la estructura de Lewis El enlace O-O en el O2 es maacutes corto que en los compuestos que contienen un enlace sencillo Explica esta observacioacuten

29- Escribe las estructuras de resonancia para las especies siguientes

a) SO3 b) (NO2)- c) HNO3 d) H3C-NO2 e) O3 f) CO3

2- g) HCO2

- (el H y ambos aacutetomos de O estaacuten unidos al C) 30- iquestQueacute son las cargas formales y cuaacutel es su utilidad Utiliza el criterio de cargas formales para

seleccionar la estructura de Lewis que describa adecuadamente la distribucioacuten electroacutenica en las moleacuteculas SOF2 HClO2 POCl3 ClO2F y SO2

31- Calcula las longitudes de los enlaces C-H y C-Cl en el cloroformo utilizando los valores de los radios

covalentes de los aacutetomos respectivos Los valores experimentales son 107 pm y 177 pm respectivamente Discute las diferencias con los valores que calculaste

32- El aacutecido aceacutetico tiene la estructura CH3CO(OH) en la cual el grupo hidroxilo estaacute enlazado a un

aacutetomo de carbono Los dos enlaces C-O tienen longitudes diferentes Cuando la moleacutecula del aacutecido aceacutetico pierde el H del grupo OH para formar el ioacuten acetato los dos enlaces C-O son de igual longitud Explica tal situacioacuten

33- Los aacutetomos en la moleacutecula de N2O5 estaacuten enlazados de la siguiente forma O2-N-O-N-O2 Determina

la(s) foacutermula(s) de Lewis para este compuesto Se sabe que las longitudes de enlace N-O pueden ser de 118 pm o de 136 pm De acuerdo a las estructuras de Lewis que propusiste indica a cuales de los enlaces les asignariacuteas estas distancias

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 21: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO 34- iquestCuaacutel es la excepcioacuten maacutes comuacuten a la regla del octeto Escribe la estructura de Lewis para cada

una de las especies siguientes XeF2 XeF5+ TeF6 I3- BH3 SO2 AsF6

- O2- BrF5 y SO3

2- Identifica los que no obedecen la regla del octeto y explique por queacute no lo hacen

35- El compuesto S2N2 tiene una estructura ciacuteclica con aacutetomos de S y N alternados Dibuja todas las

estructuras de resonancia en las que los aacutetomos cumplan con la regla del octeto De eacutestas selecciona aquellas en las cuales la carga formal de todos los aacutetomos sea cero

36- Las foacutermulas de los fluoruros formados por los elementos del tercer periodo son NaF MgF2 AlF3

SiF4 PF5 SF6 y ClF3 respectivamente a) Clasifica cada uno de estos compuestos como ioacutenico o covalente y escribe la foacutermula de Lewis

correspondiente b) iquestAlguna de las estructuras de Lewis no obedece la regla del octeto c) iquestObservas alguna tendencia en el tipo de enlace formado conforme se avanza de izquierda a

derecha en el periodo d) iquestA queacute propiedad o propiedades perioacutedicas atribuyes la tendencia observada e) iquestQueacute propiedades quiacutemicas esperariacutea para tales fluoruros

ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES 37- Explica por queacute la energiacutea de enlace de una moleacutecula se define en general en funcioacuten de una

reaccioacuten en fase gas iquestQueacute es la energiacutea de disociacioacuten del enlace iquestPor queacute los procesos en los que se rompen enlaces siempre son endoteacutermicos y en los que se forman enlaces siempre son exoteacutermicos

38 - Las reacciones siguientes ocurren en fase gas

H2C=CH2 + HBr rarr H3C-CH2-Br

H2C=CH2 + H2O rarr H3C-CH2-OH

a) Investiga los valores de las energiacuteas de enlace y a partir de esta informacioacuten estima el ∆H de formacioacuten para cada una de las reacciones

b) A partir de las entalpiacuteas de formacioacuten calcula el ∆H de la reaccioacuten HCN(g) rarr H(g) + C(g) + N(g)

c) Sabiendo que la energiacutea de enlace C-H es de 411 kJmol estima el valor de la energiacutea del enlace CequivN Compara tu resultado con el valor reportado en tablas y discute la diferencia entre los valores reportados y los que has calculado

POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD 39- iquestQueacute significa el teacutermino electronegatividad En la escala de electronegatividad establecida por

Pauling iquestcuaacutento abarca la gama de valores de electronegatividad de los elementos iquestQueacute elemento tiene la electronegatividad maacutes alta iquestA cuaacutel elemento corresponde la electronegatividad maacutes baja

40- iquestQueacute papel juega la electronegatividad con respecto al tipo de enlace que un aacutetomo ldquoxrdquo forma con un aacutetomo ldquoyrdquo 41- iquestQueacute es un enlace covalente polar 42- De acuerdo a la polaridad predicha por la electronegatividad de los aacutetomos que forman el enlace

ordena en forma creciente de polaridad los enlaces de las siguientes series c) Si-O C-Br y As-Br d) H-Se P-Cl y N-Cl e) H-F O-F y Be-F f) C-S B-F y N-O g) O-Cl S-Br y C-P

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 22: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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Indica las cargas parciales (δ+ δ-) que corresponden a cada uno de los aacutetomos 43- Utilice los conceptos de carga formal y electronegatividad para explicar por queacute la mejor estructura

de Lewis para el BF3 es la que tiene menos de un octeto alrededor del boro NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN 44- La graacutefica representa el comportamiento de la variacioacuten perioacutedica del grado de oxidacioacuten Explica en teacuterminos de la estructura electroacutenica de aacutetomos e iones todas las observaciones que puedaS

hacer con respecto a la informacioacuten proporcionada por la graacutefica 45- Indica el nombre o foacutermula quiacutemica seguacuten sea apropiado de cada una de las sustancias siguientes

c) oacutexido de manganeso (IV) d) sulfuro de galio (III) e) fluoruro de selenio (VI) f) Cu2O g) ClF3 h) TeO3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3

4- En el producto final (H2) se tienen dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones libres

5- a) SiCl4 b) AsH3 c) SF2

9- b)

10- a) CaF2 b) Na2S c) Y2O3 d) LiCl

11- La foacutermula quiacutemica del compuesto ioacutenico es CaN2O4

13- a) afinidad electroacutenica b) energiacutea de disociacioacuten de enlace c) energiacutea de ionizacioacuten d) energiacutea de red e) entalpiacutea estaacutendar de formacioacuten

14- a) El O2- es maacutes pequentildeo que el S2- el mayor acercamiento de los iones con carga opuesta del MgO da origen a una atraccioacuten electrostaacutetica maacutes grande

b) Los iones tienen cargas 1+ y 1- em ambos compuestos pero los radios ioacutenicos son mucho maacutes pequentildeos en el LiF lo que da por resultado fuerzas electrostaacuteticas de atraccioacuten maacutes grandes

c) Los iones del CaO tienen cargas mayores que los iones del KF

15- Ered = 7519 kJmol

16- ∆Hf = -1446 kKmol

19- El enlace ioacutenico en el NaCl se debe a la fuerte atraccioacuten electrostaacutetica entre los iones Na+ y Cl- El enlace covalente del Cl2 se debe a que dos aacutetomos de cloro comparten un par de electrones

20- Masa molar = 16982 gmol-1 El compuesto es AsF5

36- Ioacutenicos NaF MgF2 AlF3Covalentes SiF4 SF6 ClF3

44- En el eje x se indica el nuacutemero de protones que tiene un aacutetomo (Z nuacutemero atoacutemico y que indica el elemento al que corresponde el aacutetomo) y el nuacutemero de electrones cuando el aacutetomo se encuentra en estado neutro

En el eje y la informacioacuten corresponde al nuacutemero de oxidacioacuten del aacutetomo respectivo El nuacutemero de oxidacioacuten es un nuacutemero entero positivo o negativo que se asigna a un elemento con base en un conjunto de reglas formales en cierto grado refleja el caraacutecter positivo o negativo de ese aacutetomo El nuacutemero de oxidacioacuten de un aacutetomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al aacutetomo maacutes electronegativo es la carga que un aacutetomo poseeriacutea si el enlace fuera ioacutenico

Al leer un punto (xy) en la graacutefica la informacioacuten proporcionada es el nuacutemero aacutetomico que identifica al elemento y los nuacutemeros de oxidacioacuten que presenta al combinarse con aacutetomos de otro elemento

Ejemplos

(xy) =(9-1) nos indica que el fluacuteor tiene un estado de oxidacioacuten ndash1 al combinarse con otros aacutetomos

(xy) = (23+2345) nos indica que el vanadio puede presentar los estados de oxidacioacuten +2+3 +4 y +5 al combinarse con otros aacutetomos

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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Unidad 4

MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES 1- iquestCoacutemo se define la geometriacutea de una moleacutecula y por queacute es importante el estudio de la geometriacutea

molecular 2- iquestCuaacutel es el postulado baacutesico de la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia

(TRPECV) Explica por queacute la magnitud de la repulsioacuten disminuye en el siguiente orden par libre - par libre gt par

libre ndash par enlazante gt par enlazante - par enlazante iquestCoacutemo afecta este hecho la geometriacutea de la moleacutecula

3- iquestLas capas internas contribuyen al enlace quiacutemico Justifica tu respuesta 4- Queacute geometriacutea molecular esperariacuteas si en la capa de valencia del aacutetomo central se encuentran

a) 3 pares de electrones enlazados y un par libre b) 4 pares de electrones enlazados y dos pares libres c) 2 pares de electrones enlazados y dos pares libres

5- Con los criterios de TRPECV indica la geometriacutea molecular para

a) GaI3 b) SbCl5 c) TeCl6 d) VF5 e) H2S f) NH3 g) CF4 h) NH4

+ i) ZnCl2 j) IF5 k) ICl4- l) SiF4 m) BF4

- n) TeCl4 o) I3- p) PF6

- q) SO3 r) CHCl3

6- Considera las moleacuteculas CS2 ClO2

- y S32- iquestCuaacutel presenta una geometriacutea lineal y a cuaacutel corresponde

una geometriacutea angular 7- Utilizando la teoriacutea de repulsioacuten de los pares electroacutenicos de la capa de valencia determina la

estructura de las moleacuteculas siguientes a) CH4 b) NH3 c) H2O

Compara los valores de los aacutengulos de enlace y discute la tendencia observada 8- El aacutengulo de enlace observado para los hidruros PH3 AsH3 y SbH3 tiene un valor de 94deg 92deg y 91deg

respectivamente iquestA queacute atribuyes que los aacutengulos de enlace tengan valores diferentes 9- Describe la geometriacutea molecular alrededor de cada uno de los tres aacutetomos centrales en la moleacutecula

CH3COOH

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 24: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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MOMENTOS DIPOLARES 10- Define queacute es un momento dipolar Indica sus unidades y su siacutembolo 11- a) iquestQueacute diferencia hay entre una moleacutecula polar y una no polar

b) Los aacutetomos X y Y tienen diferente electronegatividad Indica si la moleacutecula diatoacutemica X-Y es necesariamente polar Justifica tu respuesta

c) iquestqueacute factores afectan la magnitud del momento dipolar de una moleacutecula diatoacutemica 12- Indica si las siguientes moleacuteculas son polares o no polares

a) CCl4 b) CS2 c) SO3 d) SF4 e) NF3 f) PF5

13- La moleacutecula de PF3 tiene un momento dipolar de 103 D pero BF3 tiene un momento dipolar de cero

iquestCoacutemo podriacuteas explicar esta diferencia 14- Ordena las siguientes moleacuteculas en orden creciente de momento dipolar H2O CBr4 H2S HF NH3 y

CO2 HIBRIDACIOacuteN 15- iquestQueacute es la hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos iquestUn aacutetomo aislado puede existir en estado de

hibridacioacuten Justifica tu respuesta 16- iquestCuaacutel es el aacutengulo entre dos orbitales hiacutebridos del mismo aacutetomo en cada uno de los siguientes

casos a) orbitales hiacutebridos sp b) orbitales hiacutebridos sp2 c) orbitales hiacutebridos sp3

17- iquestCoacutemo se puede distinguir un enlace sigma de un enlace pi

18- iquestQueacute hibridacioacuten presenta el aacutetomo de C en la moleacutecula de HCN (aacutecido cianhiacutedrico) 19- La estructura siguiente corresponde al aacutecido propiacutelico Los aacutetomos de carbono se han etiquetado con

los nuacutemeros 1 2 y 3 para su identificacioacuten dentro de la estructura molecular iquestQueacute hibridacioacuten presenta cada uno de los aacutetomos de carbono iquestCuaacutel es la geometriacutea alrededor de cada aacutetomo de carbono

C(1)H3 - - C(2)H2 - -C(3) = O

l OH

20- Determina la hibridacioacuten que presenta el aacutetomo central en las moleacuteculas siguientes

a) BF3 b) PF3 c) PF6

- d) TeCl4 e) BH3 f) PF2Br3 g) NFO h) (BiCl5)2- i) (InCl2)- j) (AsH4)-

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 25: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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21- Escribe la configuracioacuten electroacutenica del Xe (Z=54) Ahora considera que un electroacuten es promovido a

un orbital vaciacuteo a) iquestcuaacutentos enlaces podriacutea formar este aacutetomo b) iquestcuaacutel de los elementos siguientes Li Na Br Cl o F esperariacuteas que tenga mayor probabilidad

de ldquoforzarrdquo al Xe a compartir electrones c) iquestcuaacutel seriacutea una posible foacutermula para el compuesto formado por Xe y F d) si fuese posible preparar el compuesto XeF2 iquestqueacute geometriacutea molecular presentariacutea e) iquestqueacute tipo de hibridacioacuten presentariacutean los orbitales del aacutetomo central en la moleacutecula de XeF2

ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE 22- iquestQueacute es un orbital molecular Define los teacuterminos orbital molecular de enlace orbital molecular de

antienlace orbital molecular sigma y orbital molecular pi 23- Explica el significado de orden de enlace y fuerza de enlace iquestQueacute informacioacuten brinda el orden de

enlace para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces quiacutemicos 24- Ordena en forma creciente de energiacutea los orbitales moleculares siguientes σ

2s Π2py Π2py σ2s σ2pz

y σ2pz

25- Dibuja el diagrama de orbitales moleculares para la moleacutecula de H2 y su relacioacuten con los orbitales

atoacutemicos de los que provienen iquestPor queacute el orbital molecular de maacutes alta energiacutea en el H2 es llamado orbital de antienlace

26- Para las moleacuteculas homonucleares H2 H+

2 H2 He2 Li2 Be2 B2 C2 O2+ O2

- O22+ y O2-

2 a) dibuja el diagrama de orbitales moleculares b) calcula el orden de enlace y con esta base establece si es factible que existan c) indica si se presentan propiedades magneacuteticas d) escribe la configuracioacuten electroacutenica molecular

27- Escribe la configuracioacuten de los orbitales moleculares para las moleacuteculas de N2 y O2 y responde a lo

siguiente a) iquestcuaacutentos orbitales de enlace y de no-enlace estaacuten presentes en cada caso b) iquestqueacute moleacutecula posee menor longitud de enlace y cuaacutel mayor energiacutea de enlace c) iquestcuaacuteles son sus oacuterdenes de enlace

28- Escribe los diagramas de orbitales moleculares y la configuracioacuten electroacutenica de NO- y de NO y

compaacuteralas en teacuterminos de su estabilidad 29- Considera las especies CN CN- CN+ y determina para cada una de ellas

a) la estructura de Lewis b) la configuracioacuten electroacutenica molecular c) las propiedades magneacuteticas d) el orden de enlace e) clasifiacutecalas en orden creciente de unioacuten y de energiacutea de enlace

30- A partir de los diagramas de orbitales moleculares respectivos indica queacute moleacutecula en cada par tiene

la maacutes alta energiacutea de enlace y el mayor orden de enlace a) O2 O+

2 b) O2 O-

2c) N

2 N+

2

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Problemario de Talleres de Estructura de la Materia (versioacuten electroacutenica) DCBIUAM-I Obra Colectiva del DEPARTAMENTODE QUIMICA

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4 4- a) piramidal trigonal b) cuadrada plana c)

angular 5-

a) plana trigonal b) bipiramidal trigonal c) octaeacutedrica d) bipiramidal trigonal e) angular f) piramidal trigonal g) tetraeacutedrica h) tetraeacutedrica i) lineal j) piramidal cuadrada k) cuadrada plana l) tetraeacutedrica m) tetraeacutedrica n) balanciacuten o) lineal p) octaeacutedrica q) plana trigonal r) tetraeacutedrica

6- CS2 es lineal CLO2

- y S32- son angulares

7- Los pares de electrones no enlazantes ejercen

fuerzas repulsivas mayores sobre los pares de electrones adyacentes y tienden a disminuir los aacutengulos entre los pares de electrones enlazantes

12-

a) no polar b) no polar c) no polar d) polar e) polar no polar

18- El aacutetomo de C presenta una hibridacioacuten de tipo sp

19- Los aacutetomos (1) y (2) presentan hibridacioacuten tipo

sp3 mientras que el aacutetomo (3) presenta una hibridacioacuten de tipo sp2

20-

a) sp2 b) sp3 c) sp3d2 d) sp3d e) sp2 f) sp3d g) sp2 h) sp3d2

i) sp2 j) sp3d

21-

a) 2 b) F c) XeF2 d) Lineal e) sp3d

24- σ2s lt σ

2s lt σ2pz lt Π2py lt Π2py lt σ

2pz 26-

Moleacutecula Orden de enlace Caraacutecter magneacutetico

H2 1 Diamagneacutetica

H2+ frac12 Paramagneacutetica

He2 0 NO EXISTE

Li2 1 Diamagneacutetica

Be2 0 NO EXISTE

B2 1 Diamagneacutetica

C2 2 Diamagneacutetica

O2+ 52 Paramagneacutetica

O2- 32 Paramagneacutetica

O22+ 3 Diamagneacutetica

O22- 1 Diamagneacutetica

27- a) N2 5 orbitales de enlace y 2 orbitales de no enlace O2 5 orbitales de enlace y 3 orbitales de no enlace b) N2 tiene la menor longitud de enlace y la mayor energiacutea de enlace c) N2 tiene un orden de enlace de 3 y O2 tiene un orden de enlace de 2 28- NO- orden de enlace = 2 NO orden de enlace = 52 NO tiene la mayor estabilidad de enlace

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 27: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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Unidad 5

TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES 1- iquestCuaacuteles son los postulados baacutesicos de la teoriacutea cineacutetica-molecular de los gases 2- Escribe la expresioacuten de la raiacutez de la velocidad cuadraacutetica media para un gas a un temperatura T Define

cada teacutermino de la ecuacioacuten e indica las unidades que debes utilizar en los caacutelculos 3- El hexafluoruro de uranio (UF6) es un gas mucho maacutes pesado que el helio Sin embargo a una temperatura

dada las energiacuteas cineacuteticas promedio de las muestras de los dos gases son iguales Explica tal situacioacuten 4- Se tienen dos frascos de 1 L uno contiene N2 a TPE el otro contiene SF6 a TPE Compara estos sistemas

con respecto a a) cantidad de moleacuteculas b) densidad c) energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas d) La velocidad de efusioacuten de sus moleacuteculas a traveacutes de un orificio de alfiler

5- El recipiente A contiene H2 gaseoso a 0degC y 1 atm El recipiente B contiene O2 gaseoso a 20degC y 05 atm Los dos recipientes tienen el mismo volumen

a) iquestCuaacutel recipiente contiene el mayor nuacutemero de moleacuteculas b) iquestCuaacutel recipiente contiene maacutes masa c) iquestEn cuaacutel recipiente es maacutes alta la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas d) iquestEn cuaacutel es maacutes alta la velocidad cuadraacutetica media de las moleacuteculas

6- Coloca los gases siguientes en orden de velocidad molecular media creciente a 25degC CO SF6 H2S Cl2 HI 7- Compara los valores de las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media del O2 y del UF6 a 80degC 8- La temperatura en la estratosfera es de ndash23degC Estima las raiacuteces de la velocidad cuadraacutetica media de las

moleacuteculas de N2 O2 y O3 en esta regioacuten 9- Utilizando el H2 como referente y suponiendo condiciones estaacutendar estima las velocidades relativas de

efusioacuten de los siguientes gases CO N2 NH3 y CHCl3 10- Una muestra de gas O2 inicialmente a TPE se transfiere de un recipiente de 2 L a un recipiente de 1 L a

temperatura constante Indica el efecto que tiene este cambio sobre a) La energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas de O2 b) La velocidad promedio de las moleacuteculas de O2 c) El total de colisiones de las moleacuteculas de O2 con las paredes del recipiente por unidad de tiempo

DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL 11- iquestEn queacute condiciones experimentales de temperatura y presioacuten los gases suelen comportarse de forma no

ideal 12- iquestEn cuaacuteles de las siguientes condiciones esperariacuteas que un gas se comportara en forma casi ideal

a) Temperatura elevada y presioacuten baja b) Temperatura y presioacuten elevadas c) Baja temperatura y presioacuten elevada d) Temperatura y presioacuten bajas

13- En las mismas condiciones de temperatura y densidad iquestcuaacutel de los siguientes gases esperariacuteas que tenga

un comportamiento menos ideal CH4 o SO2 Justifica tu respuesta 14- a) Explica brevemente el significado fiacutesico de las constantes a y b en la ecuacioacuten de Van der Waals

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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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b) Con base en las respectivas constantes de Van der Waals cuaacutel de los gases O2 o Cl2 se comporta en forma maacutes ideal a presiones elevadas

15- El planeta Juacutepiter tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y la temperatura de su superficie es

de 140 K Mercurio tiene una masa 005 veces la de la Tierra y la temperatura de su superficie es de aproximadamente 700 K iquestEn queacute planeta es maacutes factible que la atmoacutesfera obedezca las leyes de los gases ideales Explica tu respuesta

16- a) iquestCuaacuteles son las causas de que algunos gases reales tengan valores de pVRT menores a los de un gas

ideal b) iquestCuaacutel es la causa de que pVRT para algunos gases reales sea mayor que para un gas ideal c) iquestPor queacute la diferencia entre los valores pVRT para los gases reales y los gases ideales se hace menor

al aumentar la temperatura 17- Considerando que en la ecuacioacuten de Van der Waals b es aproximadamente 4 veces el volumen de las

moleacuteculas determina el radio aparente de Van der Waals para las sustancias He y N2 sabiendo que para el He la constante b = 00237 Lmol y para el N2 el valor de b es igual a 00391 Lmol

ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO 18- A cierta temperatura las fases liacutequido y vapor de una sustancia A se encuentran en equilibrio Compara las

siguientes propiedades en las dos fases a) La compresibilidad b) Velocidad de difusioacuten c) Energiacutea cineacutetica promedio de las moleacuteculas d) Energiacutea potencial de las moleacuteculas

Justifica tus respuestas en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica 19- En teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica explica por queacute el volumen de la mayoriacutea de los liacutequidos se incrementa al

aumentar la temperatura 20- Explica en teacuterminos de la teoriacutea cineacutetica-molecular las siguientes observaciones

a) Los soacutelidos son esencialmente incompresibles mientras que los gases son faacutecilmente compresibles b) Los soacutelidos tienen forma definida y los liacutequidos fluyen c) La difusioacuten en los soacutelidos es maacutes lenta que en los liacutequidos y que en los gases d) Los soacutelidos se rompen en ciertos aacutengulos caracteriacutesticos

FUERZAS INTERMOLECULARES 21- Define y da un ejemplo de cada uno de los siguientes tipos de fuerzas intermolecualres

a) Fuerzas dipolo-dipolo b) Fuerzas ion-dipolo c) Fuerzas de dispersioacuten de London d) Fuerzas de Van der Waals e) Puentes de hidroacutegeno

22- Explica el teacutermino ldquopolarizabilidadrdquo iquestQueacute clase de moleacuteculas tienden a tener polarizabilidades altas iquestqueacute

relacioacuten existe entre polarizabilidad y fuerzas intermoleculares 23- Explica la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente 24- iquestQueacute propiedades fiacutesicas se deberiacutean considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares

en los soacutelidos y liacutequidos

25- iquestCuaacuteles elementos pueden participar en la formacioacuten de enlaces de hidroacutegeno iquestPor queacute el hidroacutegeno es uacutenico en este tipo de interaccioacuten Describe brevemente la importancia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno en el comportamiento de las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia Ilustra tu descripcioacuten con algunos ejemplos

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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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26- iquestQueacute tipo de fuerzas de atraccioacuten hay que vencer para

a) fundir hielo b) hervir Br2 c) fundir NaCl d) disociar la moleacutecula de F2 en aacutetomos de F

27- iquestCuaacutel es la naturaleza de la principal fuerza de atraccioacuten entre las moleacuteculas de

a) CH3OH(l) b) CH3F(l) c) H2O y Cl- en CaCl2(ac)

28- Acomoda las siguientes moleacuteculas en orden decreciente de polarizabilidad F2 Cl2 Br2 I2 Justifica tu

respuesta 29- a) iquestPor queacute el hielo flota en el agua liacutequida

b) iquestPor queacute el volumen del hielo se reduce al fundirse c) iquestPor queacute el agua hierve a 100degC pero el anaacutelogo de la misma familia quiacutemica el H2S es un gas a

temperatura ambiente 30- El tetracloruro de carbono CCl4 es una moleacutecula simeacutetrica no polar mientras que el cloroformo CHCl3 es

una moleacutecula no simeacutetrica y polar Sin embargo el punto de ebullicioacuten normal del CCl4 es maacutes alto iquestPor queacute

31- Indica el tipo de fuerzas intermoleculares que existen entre los siguientes pares de moleacuteculas

a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr4 c) I2 y NO3

- d) NH3 y C6H6

32- Indica cuaacutel(es) de las siguientes moleacuteculas no puede(n) formar puentes de hidroacutegeno

a) HF b) CH3NH2 c) CH3CH2OH d) CH4

En el caso de las moleacuteculas con capacidad para formar puentes de hidroacutegeno dibuja el puente de hidroacutegeno formado

33- iquestQueacute estado de agregacioacuten forman las siguientes substancias

a) BaO b) H2S c) Na2S d) BF3 e) Cu + Zn

34- iquestQueacute tipos de soacutelidos elementales conoces Menciona al menos dos ejemplos de cada tipo

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5 4- a) Existen igual nuacutemero de moleacuteculas de N2 y SF6

b) ρSF6 gt ρN2 ya que el PMSF6 gt PMN2 c) Tienen aproximadamente la misma energiacutea cineacutetica d) Tiene mayor velocidad de efusioacuten el N2 5- a) A b) B c) B d) B 6- SF6 lt HI lt Cl2 lt H2S lt CO 10- a) igual b) igual c) aumenta 13- CH4 14- La constante a refleja las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de un gas Aumenta con la masa de la

moleacutecula o la complejidad de la estructura La constante b es la medida del volumen real ocupado por las moleacuteculas del gas

15- Mercurio 16- a) Debido a las fuerzas de atraccioacuten intermoleculares a presiones elevadas que disminuyen la frecuencia

de los choques con las paredes dando como resultado una presioacuten menor a la de un gas ideal b) El incremento en pVRT a presiones elevadas para los gases se debe a los voluacutemenes finitos de las moleacuteculas de un gas c) En general los gases se desviacutean significativamente del comportamiento ideal a temperaturas cercanas a

sus puntos de congelacioacuten esto es las desviaciones aumentan a medida que la temperatura disminuye 17- rHe=1329x10-8 cm rNe=1571x10-8 cm 19- Aumenta la energiacutea cineacutetica aumenta el nuacutemero de colisiones y el volumen se incrementa 26- a) Puentes de hidrogeno b) Fuerzas de London c) Fuerzas dipolo-dipolo d) Fuerzas covalentes 28- I2 gt Br2 gt Cl2 gt F2 Porque la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London tiende a aumentar coforme se

incrementa el tamantildeo molecular 30- Porque en el CCl4 existen fuerzas de dispersioacuten de London mientras que en el CHCl3 hay fuerzas de

dispersioacuten de London y puentes de hidroacutegeno 33- a) soacutelido b) gas c) soacutelido d) liacutequido e) soacutelido 34- Soacutelidos cristalinos SiO2 diamante Soacutelidos amorfos caucho vidrio Soacutelidos moleculares CO2 azuacutecar

Soacutelidos covalentes cuarzo diamante Soacutelidos ioacutenicos NaCl Ca(NO3)2 Soacutelidos metaacutelicos aleaciones

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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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Problemario de Talleres de Estructura de la Materia (versioacuten electroacutenica) DCBIUAM-I Obra Colectiva del DEPARTAMENTODE QUIMICA

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Unidad 6

VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL 1- iquestPor queacute los liacutequidos a diferencia de los gases son praacutecticamente incompresibles 2- Dos propiedades importantes de los liacutequidos son la viscosidad y la tensioacuten superficial Indica en queacute

consisten estas propiedades y cita ejemplos praacutecticos en los cuales la viscosidad y la tensioacuten superficial determinen la aplicacioacuten del liacutequido en cuestioacuten

3- iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las fuerzas intermoleculares y la tensioacuten superficial iquestCuaacutel es la relacioacuten entre las

fuerzas intermoleculares y la viscosidadiquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al hacerse maacutes intensas las fuerzas moleculares

4- iquestCoacutemo cambian la viscosidad y la tensioacuten superficial de los liacutequidos al aumentar la temperatura 5- iquestQueacute son las fuerzas de cohesioacuten de adhesioacuten y la accioacuten capilar Utiliza el agua y el mercurio como

ejemplos para explicar la adhesioacuten y la cohesioacuten 6- A pesar de que el acero inoxidable es mucho maacutes denso que el agua una navaja de rasurar puede flotar en

el agua iquestPor queacute 7- iquestPor queacute el hielo es menos denso que el agua 8- iquestCuaacutel de los liacutequidos siguientes tiene menor tensioacuten superficial etanol (C2H5OH) o eacuteter dimetiacutelico

(CH3OCH3) 9- iquestQueacute liacutequido esperariacuteas que tuviera la menor viscosidad agua o eacuteter dietiacutelico 10- Explica por queacute a la misma temperatura el helio liacutequido tiene una tensioacuten superficial menor que la del neoacuten

liacutequido CAMBIOS DE ESTADO 11- iquestQueacute es un cambio de fase Menciona todos los posibles cambios de fase que pueden ocurrir entre los

diferentes estados de una sustancia iquestCuaacuteles de estos cambios de fase son exoteacutermicos y cuaacuteles son endoteacutermicos

12- iquestQueacute informacioacuten puedes obtener a partir de una curva de calentamiento 13- Explica por queacute el punto de ebullicioacuten de un liacutequido variacutea sustancialmente con la presioacuten mientras que el

punto de fusioacuten de un soacutelido casi no depende de la presioacuten 14- Ordena los siguientes compuestos de menor a mayor punto de fusioacuten CH3CH2CH3 Na2S CH4 y H2O

Justifica tu respuesta 15- Indica para cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes esperariacuteas un mayor punto de fusioacuten

a) C6Cl6 o C6H6 b) HF o HCl c) Ar o Xe

Explica brevemente tus respuestas 16- Las sustancias ICl y Br2 tienen aproximadamente igual masa molar pero el Br2 funde a -72degC mientras

que el ICl funde a 272degC Explica este comportamiento

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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR 17- iquestQueacute es el punto de ebullicioacuten normal de una sustancia y cuaacutel es la importancia de conocerlo 18- Acomoda los compuestos siguientes en orden creciente de sus puntos de ebullicioacuten H2S H2O CH4 y KBr 19- Indica cuaacutel sustancia en cada uno de los pares siguientes presentaraacute un mayor punto de ebullicioacuten

a) Ne o Xe b) CO2 o CS2 c) CH4 o Cl2 d) F2 o LiF e) NH3 o PH3

20- Los compuestos binarios formados por el hidroacutegeno con los elementos del grupo IVA son CH4 (-162degC) SiH4 (-112degC) GeH4 (-88degC) y SnH4 (-52degC) respectivamente Los valores de temperatura mostrados entre pareacutentesis corresponden a los puntos de ebullicioacuten Explica la tendencia de incremento en los puntos de ebullicioacuten al descender en el grupo

21- iquestPara cuaacutel de los liacutequidos siguientes esperariacuteas la mayor volatilidad CCl4 CBr4 o CI4 Justifique tu

eleccioacuten 22- iquestCuaacuteles de las siguientes propiedades influyen en la presioacuten de vapor de un liacutequido en un recipiente

cerrado a) El volumen sobre el liacutequido b) La cantidad de liacutequido presente c) La temperatura d) Las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas del liacutequido

23- A continuacioacuten se muestran varias mediciones de presioacuten de vapor para el mercurio a distintas

temperaturas Determina por medio de una graacutefica el calor molar de vaporizacioacuten del mercurio

t (degC) 200 250 300 320 340 P (mm Hg) 173 744 2468 3763 5579

24- La presioacuten de vapor del liacutequido X es menor que la del liacutequido Y a 20degC pero es mayor a 60degC iquestQueacute

podriacuteas inferir acerca de la magnitud relativa de los calores molares de vaporizacioacuten de los liacutequidos X e Y 25- Estima el calor molar de vaporizacioacuten de un liacutequido cuya presioacuten de vapor se duplica cuando la temperatura

se eleva de 85degC a 95degC VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN 26- iquestQueacute es un diagrama de fases iquestQueacute informacioacuten uacutetil puedes obtener a partir del anaacutelisis de un diagrama

de fases 27- Explica en queacute difiere el diagrama de fases del agua del de la mayoriacutea de las sustancias puras iquestQueacute

propiedad del agua determina la diferencia 28- A partir del diagrama de fases del agua describe los cambios de fase que pueden ocurrir en los casos

siguientes a) El vapor de agua originalmente a 1x10-3 atm y -010degC se comprime lentamente a temperatura

constante hasta que la presioacuten final es de 10 atm b) una cierta cantidad de agua originalmente a -10degC y 030 atm se calienta a presioacuten constante hasta

llegar a 80degC

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 33: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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29- El punto de ebullicioacuten normal y el punto de congelacioacuten normal del dioacutexido de azufre son -10degC y -727degC respectivamente El punto triple es -755degC y -165x10-3 atm y su punto criacutetico es 157degC y 78 atm Con esta informacioacuten dibuja el diagrama de fases para el SO2

ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS 30- Menciona la clasificacioacuten de los soacutelidos de acuerdo a las fuerzas que hay entre sus partiacuteculas indicando

sus propiedades y citando ejemplos de cada uno de ellos 31- iquestEn queacute se diferencian los soacutelidos cristalinos de los soacutelidos amorfos 32- Un estudiante recibe cuatro muestras de soacutelidos W X Y y Z todas presentan lustre metaacutelico Se le informa

que los soacutelidos podriacutean ser oro sulfuro de plomo mica (cuarzo o SiO2) y yodo Los resultados de sus investigaciones son

a) W es un buen conductor de la electricidad X Y y Z son malos conductores eleacutectricos b) Cuando se golpean los soacutelidos con un martillo W se puede laminar X se quiebra en pedazos Y se

convierte en polvo y Z no se ve afectado c) Cuando los soacutelidos se calientan en un mechero bunsen Y se funde con algo de sublimacioacuten pero X

W y Z no se funden d) El tratamiento con HNO3 6M disuelve X pero no tiene efecto en W o Z Con la informacioacuten obtenida por el estudiante identifica los tipos de soacutelidos que son W X Y y Z

33- a) Un soacutelido es muy duro y tiene un punto de fusioacuten muy alto Ni el soacutelido ni su producto de fusioacuten conducen

la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser b) Un soacutelido es suave y tiene bajo punto de fusioacuten (debajo de 100degC) Ni el soacutelido como tal ni el soacutelido fundido ni la solucioacuten del soacutelido en agua conduce la electricidad Indica queacute tipo de soacutelido puede ser

34- Esquematiza un sistema cuacutebico simple un sistema cuacutebico centrado en el cuerpo y un sistema cuacutebico

centrado en las caras Utiliza KCl ZnS y aluminio como ejemplos de soacutelidos que cristalizan en los tipos de retiacuteculos citados

35- La densidad de un metal desconocido es 102 gcm3 a 25degC Se sabe ademaacutes que cristaliza con retiacuteculo

cuacutebico centrado en el cuerpo y que la longitud de la arista de la celda unitaria es 3147 Aring Determina el peso atoacutemico e identifica el metal

36- El seleniuro de cinc ZnSe cristaliza con una celda unitaria cuacutebica centrada en las caras y tiene una

densidad de 5267 gcm3 Determina la longitud de la arista de la celda unitaria 37- La celda unitaria del tungsteno es cuacutebica centrada en las caras y tiene un volumen de 31699 Aring3 Los

aacutetomos del centro de las caras tocan a los aacutetomos de los veacutertices A partir de esta informacioacuten determina el radio atoacutemico y el volumen atoacutemico del tungsteno

38- La celda unitaria del aluminio metaacutelico es cuacutebica con una longitud de arista de 405 Aring Determina el tipo de

celda unitaria (simple centrada en la cara o centrada en el cuerpo) si el metal tiene una densidad de 270 gcm3

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6 4- Al aumentar la temperatura aumenta la energiacutea de las moleacuteculas y la velocidad de fusioacuten provocando que

estas venzan las fuerzas de atraccioacuten que existen entre ellas 6- Porque la tensioacuten superficial del agua es muy grande 8- CH3OCH3 9- CH3CH2OCH2CH3

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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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10- La tensioacuten superficial es una medida de la energiacutea para aumentar la unidad de aacuterea Volumen atoacutemico He (318) Ne (168) Asiacute a menor unidad de aacuterea mayor tensioacuten superficial

14- CH4 lt CH3CH2CH3 lt Na2S lt H2O 15- a) C6Cl6 b) HF c) Xe 18- CH4 lt Ne lt H2S lt H2O lt KBr 19- a) Xe (nuacutemero de e-) b) CS2 (nuacutemero de e-) c) Cl2 (nuacutemero de e-) d) LiF (compuesto ioacutenico) e) NH3 (nuacutemero de e-) 32- W = Oro X = PbS Y = SiO2 y Z = I 35- PM= 95765 gmol Se trata de Mo 36- arista = 567x10-8 cm 37- r = 112 Aring y V = 588 Aring3

38- Cuacutebica centrada en la cara

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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Unidad 7

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCENTRACIOacuteN Y SOLUBILIDAD 1- iquestEs factible hablar de soluciones soacutelidas Si tu respuesta es afirmativa menciona algunos ejemplos 2- En general las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten entre las partiacuteculas de disolvente y de soluto deben ser

comparables a las interacciones soluto-soluto o mayores para que se observe una solubilidad apreciable Explica esta afirmacioacuten en teacuterminos de los cambios de energiacutea globales durante la formacioacuten de soluciones

3- iquestPor queacute el agua es un excelente disolvente de compuesto ioacutenicos 4- a) iquestLa disolucioacuten de una sal en agua es un proceso endoteacutermico o exoteacutermico Justifica tu respuesta b) iquestQueacute factores determinan la solubilidad de una sal en agua 5- iquestQueacute significado tienen los teacuterminos solvatacioacuten e hidratacioacuten 6- Indica el tipo de interaccioacuten soluto-disolvente que considere sea el maacutes importante en cada una de las

soluciones siguientes a) CCl4 en benceno b) cloruro de calcio en agua c) alcohol propiacutelico en agua d) HCl en acetonitrilo

7- En cada uno de los pares siguientes indique la sustancia que tiene mayor probabilidad de ser soluble en agua

a) butanol o etanol b) tetracloruro de carbono o cloruro de calcio c) benceno o fenol d) C4H9OH o C4H9SH

Justifica tu respuesta en cada caso 8- iquestQueacute es una solucioacuten sobresaturada 9- Menciona una posible justificacioacuten por la cual el etanol (C2H5OH) y el propanol (C3H7OH) se disuelven en

agua en cualquier proporcioacuten mientras que las solubilidades del butanol (C4H9OH) pentanol (C5H11OH) y hexanol (C6H13OH) son de 79 27 y 06 g por cada 100 g de agua

10- iquestSe ve afectada la solubilidad de una especie quiacutemica en un disolvente al modificar la temperatura Si tu

respuesta es afirmativa indica coacutemo es la dependencia entre la solubilidad y la temperatura Discute las diferencias en esta relacioacuten si el soluto es un gas o un soacutelido ioacutenico

11- La solubilidad de MnSO4H2O en agua a 20degC es de 70 g por 100 mL de agua Una solucioacuten 122 M de MnSO4H2O en agua a 20degC iquestestaacute saturada sobresaturada o insaturada Dada una solucioacuten de MnSO4H2O cuya concentracioacuten se desconoce iquestqueacute experimento podriacuteas realizar

para determinar si la nueva solucioacuten estaacute saturada sobresaturada o insaturada 12- La solubilidad de la serie Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 y Ba(OH)2 es creciente Explique esta tendencia de

comportamiento 13- Explica en teacuterminos de interacciones moleculares por queacute comuacutenmente se aplica la expresioacuten ldquolo similar

disuelve a lo similarrdquo a las solubilidades de materiales no ioacutenicos en diversos disolventes

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 36: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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14- Completa la tabla para las soluciones siguientes

soluto densidad (gmL) molaridad molaridad en masa fraccioacuten

molar

KCl 1011 0273

(NH)2CO (urea) 1045 50

Pb (NO3)2 1252 0907

C3H703 09 10

15- iquestCuaacutel es la molaridad y la fraccioacuten molar de una mezcla formada por 30 g de sal de mesa disueltos en 100

ml de agua (Considera una densidad de 11 gmL) 16- iquestQueacute molaridad tiene una solucioacuten de metanol al 5 en masa (Considera una densidad de 096 kgL) 17- Al destapar un envase que contiene refresco se aprecia la formacioacuten de burbujas Explica esta observacioacuten 18- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos aceacutetico (CH3COOH) cloroaceacutetico (ClCH2COOH) dicloraceacutetico

(Cl2CHCOOH) y tricloroaceacutetico (Cl3CCOOH) son 48 29 13 y 052 respectivamente iquestA queacute atribuyes la diferencia en los valores de pka de los aacutecidos mencionados

19- A 25degC los valores de pka para los aacutecidos fluoroaceacutetico cloroaceacutetico bromoaceacutetico y yodoaceacutetico son

2059 29 y 2902 y 317 respectivamente Discute por queacute esta serie de compuestos tiene una variacioacuten menos marcada en sus valores de pka que los aacutecidos del problema anterior

PROPIEDADES COLIGATIVAS 20- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una solucioacuten ideal 21- iquestQueacute significa que una propiedad de una solucioacuten sea coligativa Menciona al menos tres ejemplos de

propiedades coligativas explicando en queacute consiste cada una de ellas 22- iquestA queacute se deben las desviaciones positivas de la ley de Raoult 23- Indica en cuaacutel de los casos siguientes esperas un cambio maacutes draacutestico de los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten

con respecto al solvente puro a) en una solucioacuten de 10 g de etanol en un litro de agua b) en una solucioacuten de 10 g de glucosa (C6H1206) en un litro de agua 24- Al disolver 0131 g de una sustancia en 254 g de agua se observa una disminucioacuten de 0104 K en la

temperatura de congelacioacuten Determina la masa molar del soluto 25- Los valores de Kc (en Km) para el aacutecido aceacutetico el benceno y el agua son 359 5065 y 1858

respectivamente Con base en esta informacioacuten iquestcuaacutel de estos disolventes es el maacutes adecuado para determinar la masa molar de un soluto iquestDebe considerarse alguacuten otro factor para tomar la decisioacuten sobre el disolvente maacutes adecuado

26- iquestCuaacutel seriacutea el cambio esperado en la presioacuten de vapor y en los puntos de fusioacuten y ebullicioacuten del agua si en

500 ml de este liacutequido se disuelven 5 g de NaCl (un electrolito fuerte)

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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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COLOIDES 27- Compara las caracteriacutesticas y propiedades de una solucioacuten y de un coloide 28- Michael Faraday fue el primero en preparar coloides rojo rubiacute de partiacuteculas de oro en agua que eran

estables durante periodos indefinidos Estos coloides de color brillante no se pueden distinguir de soluciones a simple vista iquestcoacutemo determinariacuteas si una preparacioacuten colorida dada es una solucioacuten o un coloide

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7

1- Siacute es factible hablar de soluciones soacutelidas soluto y solvente son soacutelidos El latoacuten es una solucioacuten soacutelida de zinc en cobre 2- Si la magnitud de ∆H3 es pequentildea en relacioacuten con la magnitud de ∆H1 ∆Hsoln seraacute grande y endoteacutermica (energeacuteticamente desfavorable) y no se disolveraacute mucho soluto 3- Cuando se agrega una sal en agua las moleacuteculas de agua se orientan en la superficie de los cristales de la sal El extremo positivo del dipolo del agua se orienta hacia los iones negativos y el extremo negativo del dipolo del agua se orienta hacia los iones positivos Las atracciones ioacuten-dipolo entre los iones positivos y negativos y las moleacuteculas del agua tienen la fuerza suficiente para sacar dichos iones de sus posiciones en el cristal 5- El proceso de solvatacioacuten consiste en la agrupacioacuten de moleacuteculas de disolvente en torno a una partiacutecula de soluto El proceso de solvatacioacuten recibe el nombre de hidratacioacuten cuando el disolvente es agua 6- a) dispersioacuten b) ion-dipolo c) puentes de hidroacutegeno d) dipolo-dipolo 7- a) etanol b) cloruro de calcio c) fenol

9- El nuacutemero de aacutetomos de carbono de un alcohol afecta su solubilidad en agua Al aumentar la longitud de la cadena de carbono el grupo polar OH se convierte en una parte cada vez maacutes pequentildea de la moleacutecula y eacutesta se asemeja cada vez maacutes a un hidrocarburo La solubilidad del alcohol disminuye de manera acorde

10- La solubilidad de la mayor parte de los solutos

soacutelidos en agua se incrementa al aumentar la temperatura de la solucioacuten A diferencia de los solutos soacutelidos la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura

15- 513 M χ=0077 17- La bebida gaseosa se embotella bajo una

presioacuten de dioacutexido de carbono un poco mayor que 1 atm cuando la botella se abren al aire la presioacuten parcial del CO2 sobre la solucioacuten se reduce la solubilidad del CO2 disminuye y el CO2 se desprende de la solucioacuten como burbujas

20- Una solucioacuten ideal obedece la ley de Raoult 23- a) 28- Para determinar si la dispersioacuten de Faraday es

una solucioacuten verdadera o un coloide dirija un haz de luz sobre ella Si la luz se dispersa la dispersioacuten es un coloide

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 38: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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Unidad 8

MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIALES CERAacuteMICOS Y PELIacuteCULAS FINAS 1- iquestA queacute tipo de materiales se les ha denominado materiales modernos y cuaacuteles son las expectativas en torno

a sus aplicaciones futuras Menciona algunos ejemplos de materiales modernos 2- iquestQueacute son los cristales liacutequidos iquestEn queacute se utilizan los cristales liacutequidos y cuaacutel es la base molecular que

permite su aplicacioacuten 3- Describe los diferentes tipos de fases liacutequido-cristalinas y con ayuda de diagramas compara los diferentes

tipos de cristales liacutequidos con un liacutequido normal 4- Dibuja las estructuras moleculares de tres cristales liacutequidos e indica las caracteriacutesticas que deben tener

estas moleacuteculas 5- Describe el funcionamiento de las pantallas de cristal liacutequido 6- Explica el efecto de la temperatura en aquellos compuestos que forman cristales liacutequidos 7- Un reloj con caraacutetula de cristal liacutequido no funciona correctamente cuando se expone a bajas temperaturas

durante un viaje al continente Antaacutertico Explica por queacute el LCD podriacutea presentar problemas en su funcionamiento a bajas temperaturas

8- iquestQueacute es un poliacutemero Menciona los tipos de reacciones de polimerizacioacuten 9- Menciona al menos diez poliacutemeros de importancia comercial incluyendo su estructura quiacutemica y usos Indica

si es un poliacutemero natural o sinteacutetico 10- iquestQueacute son los plaacutesticos iquestCuaacutel es la diferencia entre un material termoplaacutestico y un plaacutestico termofijo 11- iquestQueacute es un elastoacutemero y en queacute se aplican estos materiales 12- Explica la relacioacuten entre la estructura quiacutemica de un poliacutemero y sus propiedades fiacutesicas 13- iquestCuaacutel es la funcioacuten de un plastificante 14- iquestQueacute es el entrecruzamiento en la estructura de un poliacutemero Menciona ejemplos 15- iquestQueacute son los materiales ceraacutemicos iquestCuaacuteles son sus propiedades Menciona ejemplos de materiales

ceraacutemicos comunes 16- iquestQueacute diferencias hay entre un material ceraacutemico y un poliacutemero orgaacutenico tanto en teacuterminos de estructura

molecular como de propiedades fiacutesicas 17- Los productos ceraacutemicos suelen ser duros estables a muy altas temperaturas y quebradizos iquestCoacutemo se

explican estas propiedades en teacuterminos de sus estructuras moleculares y enlaces 18- El polietileno de alta densidad y el vidrio de siacutelice son materiales polimeacutericos en gran medida amorfos pero

difieren mucho en teacuterminos de sus propiedades fiacutesicas Haz una lista de algunas diferencias en sus propiedades quiacutemicas y fiacutesicas y expliacutecalas en teacuterminos de la estructura y los enlaces de cada material

iquestEn queacute consiste el proceso sol-gel y cuaacutel es su utilidad en la siacutentesis de materiales modernos 19- iquestQueacute es un composite y en queacute se aplican estos materiales 20- iquestQueacute utilidad tiene el que un material ceraacutemico sea piezoeleacutectrico iquestEn queacute se utilizan este tipo de

materiales

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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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21- iquestQueacute es la superconductividad iquestQueacute tipo de materiales presentan superconductividad y cuaacuteles son las

principales aplicaciones de los materiales superconductores 22- iquestQueacute es la temperatura de transicioacuten superconductora 23- Los materiales ceraacutemicos superconductores tienen algunas limitaciones como conductores eleacutectricos si se

les compara con un conductor ordinario como el alambre de cobre Menciona algunas de esas limitaciones 24- En el superconductor ceraacutemico YBa2Cu307 iquestcuaacutel es el estado de oxidacioacuten medio del cobre suponiendo

que el Y y el Ba estaacuten en sus estados de oxidacioacuten esperados El itrio puede sustituirse por otra tierra rara como La y el Ba puede sustituirse por otros elementos similares sin alterar fundamentalmente las propiedades semiconductoras del material Sin embargo la sustitucioacuten del cobre por cualquier otro elemento origina la peacuterdida de la superconductividad iquesten queacute sentido la estructura electroacutenica del cobre es diferente de la de los otros dos elementos metaacutelicos de este compuesto

25- Ahora considera que el material superconductor considerado en la pregunta anterior tiene la foacutermula

YBa2Cu3069 Explique el significado del subiacutendice fraccionario para el oxiacutegeno iquestCuaacutel es la composicioacuten elemental de este material

26- iquestCuaacuteles son las caracteriacutesticas de una peliacutecula fina 27- Menciona las principales aplicaciones de las peliacuteculas finas 28- Describe los meacutetodos maacutes comuacutenmente utilizados para la formacioacuten de peliacuteculas finas 29- Para formar un conductor en un circuito integrado se aplica una peliacutecula de oro de diez micras de grosor

Estima el nuacutemero de aacutetomos de oro que se requiere para alcanzar ese grosor iquestQueacute masa de oro es necesaria para aplicar una tira de conductor de 400X50 micras con el grosor anterior iquestCoacutemo cambiariacutea los resultados si se tratara de aacutetomos de cobre

Nota Este cuestionario es una guiacutea de los temas tratados en el capiacutetulo 12 del texto ldquoQuiacutemica La Ciencia

Centralrdquo Seacuteptima Edicioacuten de Brown Lemay Bursten Se te recomienda consultar detenidamente dicho texto y cualquier otro complementario y analizar a estos materiales modernos en teacuterminos de los temas ya tratados en el curso como es el caso de enlace quiacutemico y fuerzas intermoleculares El trabajo primordial para este unidad es la investigacioacuten bibliograacutefica por lo que no se incluyen respuestas

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PROGRAMA DE ESTUDIOS Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA 12 Unidad Divisioacuten

Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Iztapalapa Ciencias Baacutesicas e IngenieriacuteaLicenciatura en Quiacutemica Trimestre III Clave Creacuteditos Unidad de Ensentildeanza-Aprendizaje 214009 9 Estructura de la Materia Oblig( X ) Opt ( ) Horas Teoriacutea 30 Horas Praacutectica 30 Seriacioacuten Caacutelculo Integral (213027)

y Transformaciones Quiacutemicas (214008) OBJETIVO (S) Que el alumno -Identifique la importancia del conocimiento de la quiacutemica en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Aplique modelos cuantitativos simples que permitan explicar y predecir el comportamiento quiacutemico de productos que se aplican en la vida cotidiana y en la profesioacuten elegida -Identifique las relaciones existentes de la quiacutemica con otras ciencias y disciplinas -Comprenda y critique las noticias quiacutemicas que aparecen en los medios de difusioacuten masivos -Explique el comportamiento de la materia en teacuterminos de la periodicidad quiacutemica de los elementos y los compuestos -Relacione propiedades de los sistemas fisicoquiacutemicos con modelos simples de la estructura molecular y el enlace quiacutemico -Integre los conocimientos adquiridos a problemas cotidianos y de otras disciplinas CONTENIDO SINTETICO (CARTA DESCRIPTIVA) 1 Antecedentes de la mecaacutenica cuaacutentica (absorcioacuten y emisioacuten y radiacioacuten electromagneacutetica) 2 Estructura electroacutenica formulacioacuten solucioacuten de la partiacutecula en una caja aacutetomos hidrogenoides

nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales atoacutemicos 3 Principio de construccioacuten y tabla perioacutedica 4 Periodicidad atoacutemica radios energiacutea de ionizacioacuten afinidad electroacutenica electronegatividad

nuacutemeros de oxidacioacuten 5 Enlace ioacutenico interaccioacuten couloacutembica energiacutea reticular solubilidad y electrolitos 6 Enlace covalente estructura de Lewis geometriacutea molecular teoriacutea de enlace valencia orbitales

moleculares propiedades magneacuteticas 7 Fuerzas intermoleculares 8 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las sustancias estequiometriacutea de los compuestos

temperaturas de transicioacuten de fase solubilidad 9 Tendencias en el comportamiento quiacutemico de las familias de compuestos por grupos funcionales 10 Otras aplicaciones (fuerza de aacutecidos y bases aleaciones cristales liacutequidos teoriacutea de bandas y

semiconduccioacuten

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
Page 41: DEPARTAMENTO DE QUIMICA - sgpwe.izt.uam.mxsgpwe.izt.uam.mx/pages/cbi/jpn/214009_archivos/documentos/proble… · resto de la energía se manifiesta como radiación infrarroja (calor).

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UNIDAD DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estructura de la Materia (214009) MODALIDADES DE CONDUCCION DEL PROCESO DE ENSENtildeANZA-APRENDIZAJE Estaraacute dividida en dos tipos de sesiones clase teoacuterica y taller de problemas En una semana habraacute dos clases de teoriacutea con duracioacuten de una hora y media cada una y una sesioacuten de taller de tres horas al final de la semana Clases de teoriacutea Los grupos seraacuten de sesenta alumnos maacuteximo Se considera principalmente la exposicioacuten del profesor mediante un discurso auxiliado por instrumentos de apoyo audiovisual tales como pizarroacuten diapositivas transparencias y experiencias de caacutetedra Taller de problemas Los grupos seraacuten de 60 alumnos maacuteximo El profesor y los alumnos contaraacuten con un banco de problemas que se trabajaraacuten en los talleres Se sugiere que los alumnos se organicen en mesas de trabajo y resuelvan los problemas por equipo Este proceso seraacute coordinado por el profesor y un docente auxiliar El profesor resolveraacute algunos de los problemas en el pizarroacuten Se recomienda la asignacioacuten de tareas para complementar las actividades praacutecticas y teoacutericas MODALIDADES DE EVALUACION Exaacutemenes departamentales cuya calificacioacuten promedio corresponderaacute al 75 de la calificacioacuten total El otro 25 se otorgaraacute a actividades complementarias como series de ejercicios de tarea investigaciones documentales pequentildeas etc Los exaacutemenes departamentales seraacuten aplicados en un horario diferente al que se asigna para impartir el curso El curso podraacute acreditarse mediante una evaluacioacuten de recuperacioacuten global departamental BIBLIOGRAFIA NECESARIA O RECOMENDABLE 1 R Chang Quiacutemica 4ordf Edi McGraw-Hill Meacutexico 1992 2 TL Brown HE LeMay Jr y BE Bursten Quiacutemica La ciencia central 5a Edicioacuten Ed

Prentice Hall Hispanoamericana l993 3 KW Whitten y KD Gailey Quiacutemica General Ed McGraw-Hill Meacutexico l989 Libros de consulta 1 BH Mahan R J Myers Quiacutemica Curso universitario 4ordf Edicioacuten Ed Addison-Wesley

Iberoamericana 1990 2 L Pauling Quiacutemica General Ed Aguilar Madrid 1960 3 P Ander y A J Sonnessa Principios de quiacutemica Introduccioacuten a los conceptos teoacutericos 1ordf

Edicioacuten Ed Limusa Meacutexico 1982

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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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    • Presentacioacuten
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        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
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Valores para constantes fiacutesicas comunes

Constante Siacutembolo Valor

Velocidad de la luz en el vaciacuteo c 299 792 458 m s-1 exactamente

Constante de Planck h 6626 07 x 10-34 J s

Carga elemental e 1602 176 x 10-19 C

Masa del electroacuten en reposo me 9109 38 x 10-31 kg

Masa del protoacuten en reposo mp 1672 62 x 10-27 kg

Masa del neutroacuten en reposo mn 1674 93 x 10-27 kg

Nuacutemero de Avogadro NA 6022 14 x 1023 mol-1

Radio de Bohr a0 5291 772 x 10-11 m 05291772 Aring

Cero de la escala Celsius 27315 K exactamente

Constante de los gases R 83145 J K-1 mol-1 0082058 atm L K-1 mol-1

Constante de Rydberg RH 218 x 10-18 J En esta tabla no se reportan los valores con todas las cifras significativas conocidas ni se reporta la incertidumbre (en los casos en los que no son exactas) con la que se encuentran reportadas en institutos como el National Institute of Standards and Technology (NIST EUA) Para mayor informacioacuten se recomienda consultar la direccioacuten electroacutenica httpphysicsnistgovcgi-bincuuInfoConstantsindexhtml

Unidades fundamentales o baacutesicas del Sistema Internacional de unidades (SI)

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

cantidad de sustancia mol mol

corriente eleacutectrica ampere A

intensidad luminosa candela cd

temperatura termodinaacutemica kelvin K

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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol Frase en ingleacutes Traduccioacuten al espantildeol

Relationships of the SI derived units with special names and symbols and

the SI base units

Relaciones de las unidades derivadas del SI con nombres y siacutembolos

especiales y las unidades baacutesicas del SI

Solid lines indicate multiplication broken lines

indicate division

Las liacuteneas continuas indican multiplicacioacuten las liacuteneas punteadas indican

divisioacuten

ABSORBED DOSE DOacuteSIS ABSORBIDA LENGTH LONGITUD ACCELERATION ACELERACIOacuteN LUMINOUS FLUX FLUJO LUMINOSO ACTIVITY (OF A RADIONUCLIDE)

ACTIVIDAD (DE UN RADIONUacuteCLIDO) LUMINOUS INTENSITY INTENSIDAD LUMINOSA

AMOUNT OF SUBSTANCE CANTIDAD DE SUSTANCIA

MAGNETIC FLUX DENSITY

DENSIDAD DE FLUJO MAGNEacuteTICO

AREA AacuteREA MASS MASA CAPACITANCE CAPACITANCIA PLANE ANGLE AacuteNGULO PLANO

CELSIUS TEMPERATURE TEMPERATURA CELSIUSPOTENTIAL

ELECTROMOTIVE FORCE

POTENCIAL FUERZA ELECTROMOTRIZ

CONDUCTANCE CONDUCTANCIA POWER POTENCIA

DOSE EQUIVALENT DOSIS EQUIVALENTE HEAT FLOW RATE VELOCIDAD DEL FLUJO DE CALOR

ELECTRIC CHARGE CARGA ELEacuteCTRICA PRESSURE STRESS PRESIOacuteN TENSIOacuteN ELECTRIC CURRENT CORRIENTE ELEacuteCTRICA RESISTANCE RESISTENCIA

ENERGY WORK QUANTITY OF HEAT

ENERGIacuteA TRABAJO CANTIDAD DE CALOR SOLID ANGLE AacuteNGULO SOacuteLIDO

FORCE FUERZA TEMPERATURE THERMODYNAMIC

TEMPERATRUA TERMODINAacuteMICA

FREQUENCY FRECUENCIA TIME TIEMPO ILLUMINANCE ILUMINANCIA VELOCITY VELOCIDAD

INDUCTANCE INDUCTANCIA MAGNEacuteTICA VOLUME VOLUMEN

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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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The (left) diagram shows graphically how the 21 SI derived units with special names and symbols are related to the seven SI base units In the first column the symbols of the SI base units are shown in rectangles with the name of the unit shown toward the upper left of the rectangle and the name of the associated base quantity shown in italic type below the rectangle In the third column the symbols of the derived units with special names are shown in solid circles with the name of the unit shown toward the upper left of the circle the name of the associated derived quantity shown in italic type below the circle and an expression for the derived unit in terms of other units shown toward the upper right in parenthesis In the second column are shown those derived units without special names [the cubic meter (m3) excepted] that are used in the derivation of the derived units with special names In the diagram the derivation of each derived unit is indicated by arrows that bring in units in the numerator (solid lines) and units in the denominator (broken lines) as appropriate Two SI derived units with special names and symbols the radian symbol rad and the steradian symbol sr (bottom of the third column of the diagram) are shown without any connections to SI base units ndash either direct or through other SI derived units The reason is that in the SI the quantities plane angle and solid angle are defined in such a way that their dimension is one ndash they are so-called dimensionless quantities This means that the coherent SI derived unit for each of these quantities is the number one symbol 1 That is because plane angle is expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of an area and the square of a length the SI derived unit for plane angle is mm = 1 and the SI derived unit for solid angle is m2m2 = 1 To aid understanding the special name radian with symbol rad is given to the number 1 for use in expressing values of plane angle and the special name steradian with symbol sr is given to the number 1 for use in expressing values of solid angle However one has the option of using or not using these names and symbols in expressions for other SI derived units as is convenient The unit ldquodegree Celsiusrsquorsquo which is equal to the unit ldquokelvinrdquo is used to express Celsius temperature t In this case ldquodegree Celsiusrsquorsquo is a special name used in place of ldquokelvinrsquorsquo This equality is indicated in the diagram by the symbol K in parenthesis toward the upper right of the degC circle The equation below ldquoCELSIUS TEMPERATURErsquorsquo relates Celsius temperature t to thermodynamic temperature T An interval or difference of Celsius temperature can however be expressed in kelvins as well as in degrees Celsius

Traduccioacuten al espantildeol- El diagrama de la izquierda muestra coacutemo se relacionan las 21 unidades derivadas con las fundamentales o baacutesicas del SI asiacute como sus nombres y siacutembolos especiales En la primera columna de la figura se muestran las unidades fundamentales encerradas en rectaacutengulos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del mismo y el nombre de la magnitud baacutesica asociada en letras itaacutelicas debajo de eacutel En la tercera columna los siacutembolos de las unidades derivadas con nombres especiales se muestran encerrados en ciacuterculos con el nombre de la unidad sobre la esquina superior izquierda del ciacuterculo y el nombre de la magnitud derivada asociada en letras itaacutelicas bajo el mismo una expresioacuten algebraica de la unidad derivada en teacuterminos de otras unidades se muestra en la esquina superior derecha del ciacuterculo entre pareacutentesis En la segunda columna se muestran las unidades derivadas sin nombre especial [con excepcioacuten del metro cuacutebico] que son usadas en la deduccioacuten de las unidades derivadas con nombres especiales En el diagrama la deduccioacuten de cada unidad derivada se indica con flechas que llevan esas unidades en el numerador (liacuteneas continuas) y otras en el denominador (liacuteneas punteadas) seguacuten sea necesario Dos unidades derivadas del SI con nombres especiales y siacutembolos el radiaacuten mdashsiacutembolo radmdash y el esteroradiaacuten mdashsiacutembolo srmdash (en la parte inferior de la tercera columna del diagrama) se muestran sin correcciones a las unidades fundamentales del SI mdashya sea directamente o a traveacutes de otras unidades del SI como en los otros casos Esto se debe a que en el SI las magnitudes de aacutengulo plano y aacutengulo soacutelido se definen de manera tal que su dimensioacuten es uno mdashpor lo que se llaman magnitudes adimensionales Esto significa que por coherencia la unidad SI deducida para cada una de estas dos magnitudes es el nuacutemero uno con siacutembolo 1 Por lo tanto ya que el aacutengulo plano se expresa como el cociente de dos longitudes su unidad SI deducida es mm = 1 en tanto que para el aacutengulo soacutelido es m2m2 = 1 Para ayudar a la comprensioacuten el nombre especial de radiaacuten con siacutembolo rad se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo plano y el nombre especial de esteroradiaacuten con siacutembolo sr se le estaacute dando al nuacutemero 1 cuando se usa para expresar valores de un aacutengulo soacutelido Sin embargo se tiene la opcioacuten de usar o no usar estos nombres y siacutembolos en expresiones para otras unidades derivadas del SI seguacuten convenga La unidad ldquogrado Celsiusrdquo que es igual a la unidad ldquokelvin se usa para expresar la temperatura de Celsius t En este caso ldquogrado Celsiusrdquo es un nombre especial que se usa en lugar de ldquokelvin Esta igualdad se indica en el diagrama por el siacutembolo K en el pareacutentesis de la esquina superior derecha del ciacuterculo de degC La ecuacioacuten bajo ldquoTEMPERATURA DE CELSIUSrdquo relaciona la temperatura de Celsius t con la temperatura termodinaacutemica T Un intervalo o diferencia de temperaturas de Celsius sin embargo puede ser expresado en kelvins o en grados Celsius

Tomado del National Institute of Standards and Technology EUA

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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

exa E 1018 atto a 10-18

zetta Z 1021 zepto z 10-21

yotta Y 1024 yocto y 10-24

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    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
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Unidades usuales

Propiedad o dimensioacuten Nombre Siacutembolo Relaciones con el SI y factores de

conversioacuten relevantes

longitud metro (unidad fundamental SI) m

centiacutemetro cm 10-2 m

angstrom Aring 10-10 m

masa kilogramo (unidad fundamental SI) kg

gramo g 10-3 kg

tiempo segundo (unidad fundamental SI) s

cantidad de sustancia mol (unidad fundamental SI) mol

energiacutea joule (unidad SI) J kg m2 s-2

erg erg g cm2 s-2 = 10-7 J

electroacutenvolt eV 1e x 1V cong 1602177 x 10-19 J

caloriacutea (termoquiacutemica) cal(t) 4184 J

presioacuten pascal (unidad SI) Pa N m-2 = kg m-1 s-2

atmoacutesfera atm 101325 Pa (= 760 torr = 760 mm Hg) temperatura

termodinaacutemica kelvin (unidad fundamental SI) K

Prefijos del Sistema Internacional de unidades

Nombre Siacutembolo Factor Nombre Siacutembolo Factor

deca da 101 deci d 10-1

hecto h 102 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 micro micro 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 pico p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

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    • Iacutendice
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        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
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              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
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                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
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        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
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                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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Problemario de Talleres de Estructura de la Materia (versioacuten electroacutenica) DCBIUAM-I Obra Colectiva del DEPARTAMENTODE QUIMICA

DEPARTAMENTODE QUIMICA Mayo de 2004

44

  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL
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  • Presentacioacuten
    • Iacutendice
    • Presentacioacuten
    • Prefacio
      • Contenido
        • Tabla de Contenido
        • Unidad 1
          • RADIACIOacuteN ELECTROMAGNEacuteTICA Y TEORIacuteA CUAacuteNTICA
          • FOTONES Y EFECTO FOTOELEacuteCTRICO
          • ESPECTROS Y MODELO ATOacuteMICO DE BOHR
          • DUALIDAD ONDA-PARTIacuteCULA
          • MECAacuteNICA CUAacuteNTICA AacuteTOMO DE HIDROacuteGENO AacuteTOMOS POLIELECTROacuteNIC
          • ESPIN Y CONFIGURACIONES ELECTROacuteNICAS
          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 1
            • Unidad 2
              • TABLA PERIOacuteDICA
              • CLASIFICACIOacuteN PERIOacuteDICA DE LOS ELEMENTOS
              • CAPAS ELECTROacuteNICAS Y TAMANtildeO DE LOS AacuteTOMOS
              • ENERGIacuteA DE IONIZACIOacuteN Y AFINIDAD ELECTROacuteNICA
              • METALES Y NO METALES
              • PROBLEMAS ADICIONALES
              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 2
                • Unidad 3
                  • SIacuteMBOLOS DE LEWIS Y REGLA DEL OCTETO
                  • ENLACE IOacuteNICO
                  • ENLACE COVALENTE
                  • REPRESENTACIOacuteN DE LEWIS Y RESONANCIA
                  • EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
                  • ENERGIacuteA DE ENLACE Y ENTALPIacuteA DE LAS REACCIONES
                  • POLARIDAD DE LOS ENLACES Y ELECTRONEGATIVIDAD
                  • NUacuteMEROS DE OXIDACIOacuteN
                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3
                    • Unidad 4
                      • MODELO DE REPULSIOacuteN DE PARES
                      • MOMENTOS DIPOLARES
                      • HIBRIDACIOacuteN
                      • ORBITALES MOLECULARES Y ORDEN DE ENLACE
                      • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 4
                        • Unidad 5
                          • TEORIacuteA CINEacuteTICA-MOLECULAR DE GASES
                          • DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL
                          • ORIGEN MOLECULAR DEL COMPORTAMIENTO MACROSCOacutePICO
                          • FUERZAS INTERMOLECULARES
                          • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 5
                            • Unidad 6
                              • VISCOSIDAD Y TENSIOacuteN SUPERFICIAL
                              • CAMBIOS DE ESTADO
                              • PUNTO DE EBULLICIOacuteN VOLATILIDAD Y PRESIOacuteN DE VAPOR
                              • VOLATILIDAD PRESIOacuteN DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIOacuteN
                              • ESTRUCTURA Y ENLACE EN SOacuteLIDOS
                              • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 6
                                • Unidad 7
                                  • PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES PROCESO DE DISOLUCIOacuteN CONCEN
                                  • PROPIEDADES COLIGATIVAS
                                  • COLOIDES
                                  • RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS DE LA UNIDAD 7
                                    • Unidad 8
                                      • MATERIALES MODERNOS CRISTALES LIacuteQUIDOS POLIacuteMEROS MATERIAL