Examen de Química Bàsica I UB 2023 · Parcial de (Novembre 2023)

Dades constants

Constant de Rydberg en freqüència ($R$): $3{,}29 \times 10^{15}\text{ Hz}$

Constant de Planck ($h$): $6{,}626 \times 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}$

Velocitat de la llum ($c$): $3 \times 10^8\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}$

Pregunta 1 [7 punts]. Transicions electròniques en l'àtom d'hidrogen

L'electró d'un àtom d'hidrogen situat en el seu estat fonamental s'excita mitjançant l'absorció de radiació amb una longitud d'ona de $102{,}6\text{ nm}$. Posteriorment, en el procés de relaxació, emet un fotó la longitud d'ona del qual és de $656{,}3\text{ nm}$.

a.

A quin nivell d'energia $n$ arriba l'electró en el procés d'excitació?

b.

A quin nivell d'energia descendeix després de la posterior emissió del fotó?

c.

Dibuixeu un esquema energètic del procés complet on s'indiquin els nivells implicats i les transicions d'absorció i d'emissió.

d.

Quina longitud d'ona haurà de tenir la radiació per tal d'excitar 2 àtoms d'hidrogen de la mateixa manera? Justifiqueu la resposta.

Pregunta 2 (2 punts). Efecte fotoelèctric en una làmina de liti

Quan s'irradia una làmina de liti amb radiació monocromàtica de longitud d'ona de $300\text{ nm}$, els fotoelectrons arrencats surten amb una velocitat de $8 \times 10^5\text{ m/s}$.

Trieu l'opció correcta:

Pregunta 3 (2 punts). Identificació d'orbitals mitjançant la funció radial

A quins orbitals atòmics pot correspondre la funció de distribució radial $R(r)$ mostrada a la figura anterior?

Pregunta 4 (2 punts). Comparació de radis iònics

Indiqueu per quina raó el radi de l'ió $\text{Na}^+$ és inferior al de l'ió $\text{F}^-$:

Pregunta 5 (2 punts). Polaritzabilitat i enllaç químic

Trieu l'afirmació correcta d'entre les següents:

Pregunta 6 (2 punts). Propietats de sòlids iònics: NaCl vs CaO

El clorur de sodi (NaCl) i l'òxid de calci (CaO) cristal·litzen amb el mateix tipus d'estructura cristal·lina i tenen distàncies internuclears anió-catió molt similars. Per tant:

Pregunta 7.a. Estructura de Lewis del paracetamol

A la següent figura es mostra l'esquelet de connectivitat de la molècula del paracetamol:

a. Completeu l'estructura de Lewis afegint tots els enllaços múltiples i parells electrònics no enllaçants necessaris.

A la següent figura es mostra l'esquelet de connectivitat de la molècula del paracetamol:

b. Completeu l'anàlisi de la geometria i hibridació per als àtoms assenyalats a la figura:

Àtom 1: l'àtom d'oxigen del grup hidroxil ($-\mathrm{OH}$).

Àtom 2: un àtom de carboni de l'anell aromàtic.

Àtom 3: l'àtom de carboni del grup metil ($-\mathrm{CH_3}$).

Per a cadascun d'ells, determineu: la geometria electrònica (nom), la forma molecular (nom), la hibridació i els angles d'enllaç aproximats.

Àtom 1 (Oxigen del grup −OH)

Àtom 2 (Carboni de l'anell aromàtic)

Àtom 3 (Carboni del grup metil −CH₃)

Pregunta 8 (6 punts). Estructura electrònica i paràmetres d'enllaç en espècies carboni-oxigen

Considereu les tres espècies següents que contenen enllaços carboni-oxigen: el monòxid de carboni ($\mathrm{CO}$), el diòxid de carboni ($\mathrm{CO_2}$) i l'anió carbonat ($\mathrm{CO_3^{2-}}$).

a)

Dibuixeu l'estructura de Lewis de cadascuna de les espècies (indicant les estructures ressonants si s'escau) i determineu l'ordre d'enllaç de l'enllaç $\mathrm{C-O}$ en cadascuna.

b)

Ordeneu justificadament les tres espècies en ordre creixent de:

Força d'enllaç $\mathrm{C-O}$.

Longitud d'enllaç $\mathrm{C-O}$.