Examen de Complements de química URV 2022 · Primer Parcial. (Abril 2022)

Dades útils:

$1\text{ eV} = 1{,}602\cdot 10^{-19}\text{ J}$

$h = 6{,}63\cdot 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}$

$c = 3\cdot 10^{10}\text{ cm/s} = 3\cdot 10^8\text{ m/s}$

$R_H = 2{,}1802\cdot 10^{-18}\text{ J} = 13{,}6\text{ eV}$ (o bé $R_H^\nu = 3{,}289\cdot 10^{15}\text{ s}^{-1}$; $\bar{\nu}_H = 109\,737\text{ cm}^{-1}$)

En un àtom d'hidrogen, un electró experimenta una transició des d'un determinat nivell d'energia de $-1{,}5\text{ eV}$ fins a un altre nivell d'energia de $-13{,}6\text{ eV}$. Calculeu:

a.

La freqüència de la radiació emesa durant el procés de desexcitació:

b.

La longitud d'ona associada a aquesta línia espectral:

El nombre d'ona associat a aquesta línia espectral:

c.

El valor del nombre quàntic principal del nivell inicial, considerant que la transició pertany a la sèrie de Lyman:

$n_i =$

Proposeu l'estructura de Lewis per a la molècula de $\text{XeO}_2\text{F}_2$ i dibuixeu la seva representació tridimensional.

Deduïu quina és la seva geometria molecular, indicant els angles d'enllaç aproximats i la hibridació de l'àtom central de xenó.

1.

2.

3.

4.

A partir del diagrama de seqüència d'orbitals moleculars per a les molècules diatòmiques homonuclears del segon període:

responeu raonadament a les següents qüestions:

a.

Identifiqueu quina molècula tindrà un potencial d'ionització més baix [0,75 punts].

b.

Quina molècula creieu que presenta una energia de dissociació més gran? Per què? [0,75 punts]

c.

Poseu un exemple de molècula diamagnètica i un altre de molècula paramagnètica justificant la resposta [0,4 punts].

d.

Escriviu la configuració electrònica d'orbitals moleculars per a la molècula de N 2 [0,5 punts].

Pregunta 4 (2,0 punts). Qüestions conceptuals d'estructura atòmica i enllaç

Responeu de manera raonada i breu a cadascun dels següents apartats (0,5 punts cadascun):

a.

En l'àtom d'hidrogen, com es relaciona el radi de la primera òrbita del model de Bohr amb la funció de densitat de probabilitat radial $4\pi r^2 R_{1s}^2$ associada a l'orbital 1s de la mecànica quàntica?

Pregunta 4 (2,0 punts). Qüestions conceptuals d'estructura atòmica i enllaç

Responeu de manera raonada i breu a cadascun dels següents apartats (0,5 punts cadascun):

b.

Tindria sentit físic que un experiment de difracció de raigs X assignés una distància interatòmica d'1,20 Å a un doble enllaç carboni-carboni? Raoneu la resposta.

c.

Representeu de forma esquemàtica una interacció de tipus $\pi$ enllaçant i una d'antienllaçant entre un orbital $d$ i un orbital $p$.

d.

Quina informació aporten els mapes de potencial electrostàtic de la molècula d'aigua que s'adjunten a continuació?

Pregunta 5 (1,6 punts). Geometria i hibridació en una molècula orgànica

A partir de la molècula orgànica que es mostra a la imatge següent:

responeu justificadament a les següents preguntes:

a.

Quina és la geometria al voltant de l'àtom de carboni assenyalat amb A ?

b.

Quins orbitals estan involucrats en la formació de l'enllaç $\sigma$ assenyalat amb B ?

c.

Quina és la hibridació de l'àtom de nitrogen C ?

d.

Quin és l'angle d'enllaç al voltant del carboni D ?

°

e.

Quin és el nombre màxim d'àtoms coplanars que pot contenir la molècula?

Pregunta 6 (1,0 punt). Forces intermoleculars i punts d'ebullició

L'etanol ($\mathrm{CH_3CH_2OH}$) i el dimetil èter ($\mathrm{CH_3OCH_3}$) tenen exactament la mateixa fórmula molecular ($\mathrm{C_2H_6O}$) i, per tant, la mateixa massa molar.

Quin dels dos compostos té un punt d'ebullició superior? Raoneu detalladament la resposta a partir de les forces intermoleculars presents en cadascun.

Etanol

Dimetil èter