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Colegio Ntra. Sra. de la Fuencisla · Segovia
Camino de la Piedad, 8 - C.P. 40002 - Segovia - Tlfns. 921 43 67 61 - Fax: 921 44 34 47 www.maristassegovia.org | fuencisla@maristascompostela.org
Examen de Química – 1º Bachillerato – 20/03/2012
Segunda parte – Estructura de la materia
1. Indica: a) ¿Qué se entiende por “estado fundamental” y ”estado excitado” de un elemento químico? 0’5 ptos b) ¿Cuál es la configuración electrónica para el estado fundamental del elemento químico azufre? 0’5 ptos c) Propón una configuración para un estado excitado del citado elemento. 0’5 ptos
a) Entendemos que un átomo se encuentra en su estado fundamental cuando sus electrones adoptan la configuración electrónica de menor energía. El átomo estará en un estado excitado si sus electrones adoptan cualquier otra configuración diferente a la fundamental y que, por lo tanto, será una configuración que requiera mayor energía.
b) 𝑆 = 1𝑠! 2𝑠! 2𝑝! 3𝑠! 3𝑝!
c) 𝐶 = 1𝑠! 2𝑠! 2𝑝! 3𝑠! 3𝑝! 4𝑠!
2. Considera los siguientes iones: 𝐹!!!" , 𝑁!!
!!" , 𝑁𝑎!!!
!" . a) Localízalos en el sistema periódico y di cuáles son sus configuraciones electrónicas. 0’5 ptos b) ¿Qué tienen en común? 0’5 ptos c) ¿En qué se diferencian? 0’5 ptos
a) 𝐹!!!" = 1𝑠2 2𝑠2 2𝑝6 → 𝐺𝑟𝑢𝑝𝑜 18 𝑃𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 2 𝑁!!!!" = 1𝑠2 2𝑠2 2𝑝6 → 𝐺𝑟𝑢𝑝𝑜 18 𝑃𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 2 𝑁𝑎!!!
!" = 1𝑠2 2𝑠2 2𝑝6 → 𝐺𝑟𝑢𝑝𝑜 18 𝑃𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 2
b) Los tres iones adoptan la configuración electrónica de un gas noble, el Neón.
c) Los iones de flúor y nitrógeno son aniones, es decir, son átomos que han ganado electrones y tienen una carga total negativa. El ión de sodio es un catión, pierde un electrón y tiene una carga total positiva. Por otro lado, aún teniendo la misma configuración electrónica, el número de protones y neutrones de sus núcleos es diferente, lo que implica que tendrán diferente radio atómico, energía de ionización, electronegatividad y afinidad electrónica.
3. Los átomos neutros X, Y, Z, tienen las siguientes configuraciones: X=1s2 2s2 2p1; Y=1s2 2s2 2p5; Z=1s2 2s2p6 3s2
a) ¿Sabrías a qué átomos corresponden? (apóyate en el sistema periódico). 0’5 ptos b) Ordénalos, razonadamente, de menor a mayor electronegatividad. 0’5 ptos c) ¿Cuál es el de mayor energía de ionización?. Justifícalo. 0’5 ptos
a) X pertenece al Grupo 13 (Boroideos) y al Periodo 2, por lo tanto es el Boro. Y pertenece al Grupo 17 (Halógenos) y al Periodo 2, por lo tanto es el Flúor. Z pertenece al Grupo 2 (Alcalino – Térreos) y al Periodo 3, por lo tanto es el Magnesio.
b) Magnesio < Boro < Flúor. La electronegatividad aumenta según nos desplazamos a la derecha en la tabla periódica. En cualquier caso, el magnesio, al ser un metal, tiene una electronegatividad muy pequeña, ya que perdiendo dos electrones adquiere configuración de gas noble. Por otro lado, el flúor el es elemento más electronegativo de toda la tabla periódica.
c) El flúor tendrá mayor energía de ionización. Por un lado, sus electrones de valencia se encuentran en el segundo nivel energético, muy cerca del núcleo, por lo que la atracción electrostática es grande. Además, solo le falta ganar un electrón para alcanzar configuración de gas noble, haciendo muy difícil arrancarle sus electrones.
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4. Cuatro elementos que llamaremos A, B, C y D tienen, respectivamente, los números atómicos: 2, 11, 17 y 25.
Indica: a) Cuáles son metales. 0’5ptos b) A partir de su configuración electrónica, ¿qué valencias pueden tener?. 0’5 ptos
a) 𝐴 = 1𝑠! → 𝐺𝑟𝑢𝑝𝑜 18:𝐺𝑎𝑠 𝑛𝑜𝑏𝑙𝑒
𝐵 = 1𝑠! 2𝑠! 2𝑝! 3𝑠! → 𝐺𝑟𝑢𝑝𝑜 1:𝐴𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑛𝑜.𝐸𝑠 𝑢𝑛 𝑀𝐸𝑇𝐴𝐿 𝐶 = 1𝑠! 2𝑠! 2𝑝! 3𝑠! 3𝑝! → 𝐺𝑟𝑢𝑝𝑜 17:𝐻𝑎𝑙ó𝑔𝑒𝑛𝑜.𝐸𝑠 𝑢𝑛 𝑛𝑜 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙. 𝐷 = 1𝑠! 2𝑠! 2𝑝! 3𝑠! 3𝑝! 4𝑠! 3𝑑! → 𝐺𝑟𝑢𝑝𝑜 7:𝑀𝐸𝑇𝐴𝐿 𝐷𝐸 𝑇𝑅𝐴𝑁𝑆𝐼𝐶𝐼Ó𝑁
b) 𝐴: Al ser un gas noble no va a tener valencias, ya que no va a reaccionar con ningún otro elemento. 𝐵: Dado que en su capa de valencia solo tiene un electrón y que perdiéndolo adquiere configuración de gas noble su valencia será 1. 𝐶: Como tiene 7 electrones en la capa de valencia y ganando uno adquiere configuración de gas noble su valencia será 1. Otras valencias posibles son:
-‐ 3: pierde tres electrones y se queda con cuatro el la capa de valencia, uno en el orbital 3s y otros tres, uno en cada orbital 3p, estando todos los electrones desapareados.
-‐ 5: pierde cinco electrones y queda con dos electrones de valencia completando el orbital 3s. -‐ 7: pierde siete electrones y adquiere configuración de gas noble.
𝐷: En su cuarta capa, la más externa, tiene dos electrones s, pero tiene una subcapa 3d incompleta, por lo que será un elemento de transición y éstos pueden también perder electrones de la subcapa 3d dando varios tipos de iones. Podrá tener valencia 2, 3, 4, (5, 6) y 7.
5. Tenemos las siguientes especies químicas: 𝑀𝑔!"
!" , 𝐹!!!" , 𝑁𝑎!!!
!" , 𝐹𝑒!!!"!"
a) ¿Cuántos electrones, protones y neutrones tienen? 0’5ptos b) ¿Cuál es el más estable? Justifícalo. 0’5ptos c) Define “Afinidad electrónica” y di cuál es el de mayor afinidad electrónica. Justifícalo. 0’5ptos
a) 𝑀𝑔!"
!" : 12 protones, 12 neutrones y 12 electrones. 𝐹!!
!" : 9 protones, 10 neutrones y 10 electrones. 𝑁𝑎!!!
!" : 11 protones, 12 neutrones y 10 electrones. 𝐹𝑒!!!"
!" : 26 protones, 30 neutrones y 23 electrones.
b) Los más estables serán 𝑁𝑎!!!!" y 𝐹!!
!" ya que ambos adquieren configuración de gas noble. El sodio, al atraer con mayor fuerza a los electrones será algo más estable.
c) La afinidad electrónica es la energía liberada cuando un átomo en estado gaseoso captura un electrón formándose un anión. Aumenta cuando el tamaño del átomo disminuye (de izquierda a derecha) o cuando decrece el número atómico (de abajo hacia arriba). Por lo tanto, el ión con mayor afinidad electrónica será el 𝐹𝑒!!!"
!" , ya que tanto 𝐹!!
!" como 𝑁𝑎!!!!" tienen configuración de gas noble y su afinidad electrónica es cero.