Examen de Complements de química URV 2023 · primer parcial (Abril 2023)

Problema 1 (1.3 punts). Sèrie de Balmer de l'espectre d'hidrogen

Trobeu les longituds d'ona (expressades en nanòmetres, nm) que corresponen a les tres primeres transicions de la sèrie de Balmer en l'espectre d'emissió de l'hidrogen, començant pel terme de major longitud d'ona.

Dades proporcionades:

$1\text{ eV} = 1.062\cdot 10^{-19}\text{ J}$

$h = 6.63\cdot 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}$

$c = 3\cdot 10^{10}\text{ cm}\cdot\text{s}^{-1}$

$R_H = 2.1802\cdot 10^{-18}\text{ J} = 13.6\text{ eV} = 3.289\cdot 10^{15}\text{ s}^{-1} = 109737\text{ cm}^{-1}$

1.

2.

3.

Problema 2 (1 punt). Correlació de distàncies d'enllaç mitjanes

Associeu de manera justificada cada un dels valors de distància mitjana d'enllaç de la columna esquerra amb l'enllaç químic corresponent de la columna dreta:

0.74 Å

0.97 Å

1.13 Å

1.34 Å

1.54 Å

2.28 Å

A partir del càlcul de la càrrega nuclear efectiva ($Z^*$) mitjançant les regles de Slater, determineu de forma raonada quin electró s'elimina primer en ionitzar l'àtom de ferro ($Z = 26$): un electró del subnivell 3d o un del 4s.

Per al triclorur de brom ($\text{BrCl}_3$) i el pentafluorur de brom ($\text{BrF}_5$):

a)

Dibuixeu una representació tridimensional de cadascuna de les molècules.

b)

Indiqueu l'estat d'hibridació de l'àtom central de brom en cadascuna:

c)

Indiqueu de manera raonada els angles d'enllaç aproximats $\text{Cl}-\text{Br}-\text{Cl}$ i $\text{F}-\text{Br}-\text{F}$:

Problema 5 (2.5 punts). Diagrama d'orbitals moleculars de CO

A partir del diagrama d'interacció d'orbitals moleculars de la molècula de monòxid de carboni (CO):

a.

Determineu l'ordre d'enllaç de la molècula.

b.

Escriviu la configuració electrònica de la molècula.

c.

Comenteu com afecta l'eliminació d'un electró (formació de $\text{CO}^+$) a la distància d'enllaç C–O, a l'energia de dissociació i al magnetisme de la molècula.

d.

Els potencials d'ionització (PI) mesurats per als àtoms de C i O i per a la molècula de CO són, respectivament: 11.3 eV, 13.6 eV i 14.0 eV. Expliqueu per què el PI de la molècula és més gran que el dels dos àtoms que la formen.

e.

Dibuixeu esquemàticament l'HOMO i el LUMO de la molècula de CO.

Problema 6 (1.6 punts). Anàlisi estructural i hibridació d'una molècula orgànica

Respongueu de manera raonada a les qüestions següents referents a la molècula que es mostra a continuació:

a.

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

b.

Quins orbitals estan involucrats en la formació de l'enllaç B?

c.

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

d.

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

°

e.

Feu una representació 3D del compost i indiqueu sobre aquesta el nombre màxim d'àtoms coplanars.

Problema 7 [1,3 punts]. Ordenació de punts de fusió i estat físic

Ordeneu justificadament en ordre creixent els compostos moleculars següents segons el seu punt de fusió, i comenteu el seu estat d'agregació en condicions normals de pressió i temperatura:

$\text{NH}_3$, $\text{F}_2$, $\text{HCl}$, $\text{CF}_4$, $\text{He}$