SEMINARIO No 1 - Geocities.wslos grupos I y II, describa en detalle los métodos utilizados para la...

Cátedra de Química Inorgánica I

SEMINARIO No 1 Tabla periódica-Configuración electrónica.

1. Realice las configuraciones electrónicas de los siguientes elementos y/o iones:

Si, Cl-, S-2, Fe, Cu+2, Cu+1. 2. ¿Qué debe tenerse en cuenta al realizar de manera correcta las

configuraciones electrónicas para Cu y Cr? . 3. Defina carga nuclear efectiva y efecto de pantalla. ¿Cómo puede estimar la

carga nuclear efectiva para los elementos representativos utilizando las reglas de Slater?

4. Calcule la carga nuclear efectiva para el último electrón en los siguientes átomos: N, Sr, Cl y Li.

5. Relacione el concepto de carga nuclear efectiva con las propiedades de la Tabla Periódica (Radio atómico, Energía de ionización y Afinidad electrónica).

6. a) Definir poder polarizante o densidad de carga de los iones en un enlace iónico. Ver reglas de Fajans. b) Discuta por qué en general el elemento cabeza de grupo presenta un comportamiento químico diferente del resto del grupo. Enumere las principales razones de este comportamiento.

7. Explique el concepto de relación en diagonal. Ejemplifique. 8. ¿A qué se denomina “efecto del par inerte”?. Ejemplifique. 9. ¿A qué elementos de la tabla periódica se consideran esenciales o

indispensables para la vida? ¿Qué fundamenta esa decisión por parte de los organismos vivos? ¿Un elemento esencial, puede además ser tóxico?

Problemas adicionales 1. Escriba las configuraciones electrónicas completas de los siguientes elementos:

P, Co, As y Tl. 2. Escriba las configuraciones electrónicas completas de los siguientes iones: P-3,

Co+3, I-, Cr+3 3. Calcule Zef para H, Na y Kr. 4. Calcule Zef para los electrones de valencia en los átomos que van desde el Li al

Ne. Discuta los resultados obtenidos. 5. ¿Cuál cree que será una sal más covalente: el BeCl2 o el MgCl2? Justifique su

respuesta. 6. ¿Cree que el AlCl3 será más semejante al BeCl2 o al MgCl2. Justifique su

respuesta.

1


SEMINARIO No 2 Enlace covalente y estructura molecular. Orbitales moleculares

1. Analice y compare las definiciones de electronegatividad de Pauling. Indicar

cómo varía la electronegatividad en la tabla periódica. 2. a) ¿Qué es un orbital molecular? ¿Qué representa? Discuta el concepto de

deslocalización del par electrónico que ocupa un OM. b) Represente la combinación de dos orbitales atómicos para los siguientes casos: i) dos orbitales s, ii) un orbital s y una orbital p. iii) dos orbitales p.

3. Aplicando los lineamientos de la teoría RPECV y la de EV, deduzca las geometrías híbridas y moleculares de las siguientes especies derivándolas de la estructura de Lewis correspondiente: SO2, ClO4

-, BeH2, PO43-,NO2. Indique

además la presencia de momento dipolar y realice el cálculo de los órdenes de enlace.

4. ¿Cuáles estructuras del inciso anterior presentan resonancia? ¿Qué implicancia presenta dicho concepto?

5. Construya el diagrama de energía de los OM para: H2 (diatómica homonuclear, período I). O2 y N2 (diatómica homonuclear, período II) analizando y justificando las

diferencias que encuentre. Justifique la inercia química del N2 y el paramagnetismo del O2.

CO (diatómica heteronuclear, período 2). 6. Analice la variación del orden de enlace, energía de enlace, la distancia

interatómica y la frecuencia de estiramiento para los siguientes grupos: a) O2, O2

-, O2=

b) NO, NO-, NO+

Problemas adicionales 1. Realice el diagrama de energía de los OM para las especies de H2

+ y He2. Calcule para ambas el orden de enlace. Justifique mediante el cálculo del orden de enlace la existencia de las mismas.

2. a) Dibuje los esquemas energéticos que le permitan visualizar las configuraciones electrónicas de las siguientes moléculas: C2 y F2; b) dibuje los solapamientos que originan los diferentes OM; d) ¿Por qué estos diagramas no son exactamente iguales para las moléculas de C2, N2, O2 y F2 ?; e) Indique cómo varía el orden de enlace de esas moléculas.

3. Indique la variación del orden de enlace, energía de enlace, distancia interatómica y frecuencia de estiramiento al pasar del CO al anión CO-.

2


4. Describa la estructura de las siguientes especies indicando tipo y geometría de hibridación, geometría molecular y presencia de momento dipolar. Calcule los órdenes de enlace teniendo en cuenta las estructuras resonantes, si las hubiera. SO3, SbCl5, IO6

5-, IO4-, N2H4, I3-, IF5, S2O3

2-, PCl3.

5. ¿Existe un orbital aunque no contenga un electrón?

3


SEMINARIO No 3 Aspectos químicos relacionados al Hidrógeno

1. ¿Cómo se obtiene H2 en el laboratorio y en la industria? ¿Cuáles son los

isótopos del H? ¿Cómo se los puede separar? ¿Cuáles son las características químicas relevantes de este elemento?

2. ¿Qué metales facilitan su utilizacion como reductor?¿Por qué?

3. ¿Por qué el hidrógeno se ha convertido actualmente en una fuente importante de combustible alternativo?

4. ¿Qué tipos de hidruros se conocen? Ejemplifique. ¿Cuál es el uso químico más importante de este tipo de compuestos?

5. Describa mediante ejemplos algunos métodos generales utilizables para la síntesis de hidruros covalentes.

6. a) Discuta las características esenciales de los puentes de hidrógeno.

b) Analice la importancia de este tipo de enlace con relación a los puntos de ebullición de los hidrácidos de los halógenos y a los hidruros del grupo de los calcógenos

c) ¿Qué características particulares le confiere al agua en sus diferentes estados de agregacion? Analice las mismas utilizando un diagrama de fases para el agua ¿Qué importancia presentan los mismos para la continuidad de la vida sobre el planeta?

7. a) ¿Qué región se conoce como Hidrósfera? ¿Cuáles son las sustancias que normalmente acompañan al agua dulce? b) ¿Cómo se potabiliza el agua? c)¿Qué tratamiento químico reciben las aguas residuales?

8. Resuma las reacciones químicas más importantes de este elemento.

4


SEMINARIO No 4 Problemas sobre los elementos de los grupos 1 y 2

Alcalinos y alcalino-térreos 1. Definir enlace metálico e indicar cuáles son las propiedades características de los metales en general. 2. Considerando a los metales del grupo I y II explicar cómo son los enlaces metálicos que forman estos elementos y en qué propiedades físicas se ve reflejada esta característica. 3. Describa mediante ecuaciones químicas la reacción de los elementos del grupo I frente al agua, ¿Qué se observa al descender en el grupo? Describa la reacción de los elementos alcalinotérreos frente al agua, ¿como varía la reactividad química a lo largo del grupo II? 4. Los elementos del grupo I y II por ser altamente electropositivos forman sólidos iónicos estables. Para comprender los enlaces iónicos que forman con los no metales debe tenerse en cuenta la densidad de carga de estos iones. Indicar cómo varía esta propiedad a lo largo de los grupos I y II. 5. Explique por que los metales del grupo I se conservan inmersos en aceite. ¿Cómo reaccionan los metales alcalinos y alcalinos térreos con nitrógeno y oxígeno gaseoso? Considerando el poder polarizante de estos elementos explique por qué no todos los productos de la reacción frente a oxígeno son óxidos normales. ¿Cómo reaccionan todos los óxidos productos de la reacción anterior con agua? 6. Analice como varía la solubilidad de los ioduros y fluoruros de metales alcalinos en función del radio del catión. Analícelo sobre la base de la relación radio del catión / radio del anión. ¿Que es la energía de red cristalina y como se relaciona con la solubilidad? Asimismo, discuta los factores entálpicos y entrópicos que entran en juego en la disolución de MgCl

2 versus NaCl. ¿Por qué los nitratos y cloruros de metales

alcalinotérreos son generalmente solubles mientras que los carbonatos de los mismos son en su mayoría insolubles? 7. La mayoría de las sales comunes del grupo I son solubles en agua, mientras que muchas de las sales del grupo II son insolubles. Utilizando el ciclo de energía del proceso de disolución explique cómo varía la solubilidad de los halogenuros de metales alcalinos y alcalinos térreos. ¿Por qué los carbonatos y los fosfatos de los cationes del grupo II son insolubles? 8. ¿Por que se dice que el Berilio es un metal anfótero? Explique mediante ecuaciones. ¿Por que su química difiere del resto de los elementos del grupo? Explique sobre la base de su densidad de carga.

5


9. Mencione las fuentes usuales utilizadas para la obtención de los elementos de los grupos I y II, describa en detalle los métodos utilizados para la obtención de los 10. Obtenga cal viva y cal apagada o hidratada, ¿Qué es el agua de cal? Mencione y explique brevemente algunos usos del CaCl2. ¿Qué es el yeso y para qué se lo utiliza? 11. Explique como se obtiene en la industria el NaOH y para qué se utiliza, mencione ejemplos. 13. Para los elementos esenciales de estos grupos enumere y explique brevemente sus funciones biológicas. 14. ¿Qué es la bomba de sodio y potasio? ¿Cuál es su función? ¿Qué es el potencial de membrana? Haga un esquema ejemplificando el funcionamiento de la bomba. 15. Enuncie la teoría general de la biomineralización. Mencione ejemplos importantes de biominerales conteniendo cationes alcalinotérreos. Discuta las características salientes de la fase inorgánica de huesos y dientes de mamíferos. Problemas adicionales 1. ¿Qué usos tienen actualmente el cloruro de sodio, el cloruro de potasio y el carbonato de sodio? 2. Explique por que los cationes del grupo I exceptuando al litio estabilizan al anión bicarbonato y forman sales de hidrogeno-carbonato. Es estable el Ca(HCO

3)2

? Explique con ecuaciones. 3. ¿Por qué se dice que el ion amonio es un ion de pseudo-metal alcalino? Se comporta siempre de forma similar a los iones de metales alcalinos? De un ejemplo. 4. ¿Por qué el litio tiende a comportarse como el magnesio en muchas ocasiones en vez de hacerlo como sus compañeros de grupo? ¿A qué atribuye este comportamiento? 5. Explique con ecuaciones sobre la base de lo anterior como es la descomposición térmica de carbonatos de litio, magnesio y otros metales alcalinos. Estabilidad? 6. Exponga brevemente las similitudes entre el berilio y el aluminio. 7. ¿Cómo se comporta el CaC

2 frente al agua y al nitrógeno atmosférico?

6


8. Describa brevemente la importancia del ion magnesio para la vida en la tierra. ¿Por qué el hidróxido de magnesio es utilizado como antiácido estomacal? Mencione efectos farmacológicos de compuestos de litio. 9. ¿Cómo se obtiene el cemento Portland y cómo está compuesto químicamente? 10. Sugiera por que no se conoce el ion BeI

4

2-, mientras que el BeCl

4

2- existe.

11. ¿Qué les sucede a los metales del grupo I en amoníaco líquido? 12. Fundamente los colores a la llama de los metales alcalinos observados en el trabajo práctico. 13. Comente las etapas de preparación del carbonato de sodio por el método Solvay que realizara mas adelante en el trabajo practico. 14. Comente brevemente los usos más importantes del magnesio. ¿Qué le sucede frente al aire? 15. ¿Por qué el litio es uno de los elementos preferidos para construir baterías? De un ejemplo en el que este elemento intervenga en un ciclo redox de posible aplicación para este fin. 16. Comente los usos del BaSO

4 en medicina. Considerando, que el bario es un

elemento tóxico, cuál es la ventaja de esta sal frente a las otras? (Kps del BaSO4

es 1.1.10-10

). 17. Enuncie las características generales de compuestos iónicos. Explique la relación entre la diferencia de electronegatividad y el carácter iónico ideado por Pauling.

7


SEMINARIO No 5 Problemas sobre los elementos del grupo 13

1.- Compare las características químicas más importantes de los elementos de este grupo. Establezca analogías entre B y Si y diferencias entre B y Al.

2.- Describa la obtención del Boro. Describa en forma concisa los diferentes tipos de usos del elemento.

3.- a) ¿Qué son los boranos? b) ¿Cuál es el borano más sencillo y cuál es su reacción química más significante? c) ¿Qué característica particular presenta el enlace B-H-B en dicha molécula?

4. ¿Cómo se obtiene el tetrahidruro borato de sodio y con qué fines se utiliza?

5. Describa la obtención de los BX3. ¿Cómo puede explicar el valor anormalmente elevado de la energía de enlace B-F para el BF3? En base a la pregunta anterior indique el comportamiento químico esperado para la misma.

6.-Mencione la forma en que el boro participa en sistemas biológicos.

7.- a) Describa el proceso de producción de aluminio. Explique de qué manera se logra electrolizarlo a pesar de su elevada energía reticular. b) ¿Cuáles son los subproductos que generan problemas de contaminación ambiental? ¿Cuáles son los procesos químicos que permiten la eliminación de los mismos?

8. ¿Por qué el Al es un metal resistente a la corrosión? ¿Qué entiende por el proceso de anodización que conduce a su pasividad y cuáles de los ácidos inorgánicos comunes también presentan el mismo efecto pasivante?.

9.- ¿Cuál es el origen de la toxicidad del aluminio? ¿Cuál es la característica química en la que se fundamenta dicho efecto? ¿Qué sistemas pueden utilizarse para su bloqueo o eliminación?

10. Explique qué factores intervienen para la estabilización del estado de oxidación (I) para el Tl a diferencia del resto de los elementos de su grupo.

11. ¿Con qué elementos se pueden comparar la química y las propiedades estructurales del talio(I)? ¿Pueden explicar estas características químicas la toxicidad demostrada del Talio en los seres vivos?¿Cómo se denomina la terapia que permite su eliminación?

8


Problemas adicionales

1. En base a lo realizado tanto en el seminario como en el trabajo práctico de laboratorio correspondiente construye un esquema de reacciones características para el aluminio. Realiza lo mismo para el boro.

2. Indique a qué debe la acidez del [Al(H2O)6]3+.Escriba la ecuación pertinente. Si la constante de equilibrio de esa reacción es igual a 1,4 x 10-5 a 25 °C, calcule el pH de una solución 0,01 M de AlCl3 a esa temperatura.

3. Explique por qué las láminas de aluminio no se oxidan completamente a óxido de aluminio a pesar que el aluminio es un metal muy reactivo?

4. En base a los datos de energía de enlace, calcule la entalpía de formación del BF3. ¿Qué factores explican su valor particularmente elevado?

5- ¿Cuál es la estructura del TlI3? Demuestre en base a los siguientes potenciales redox que el compuesto TlI3 debe tener la estructura predicha: Eo (Tl(III)/Tl(I) = 1,25 V; Eo (I3- /3I- ) = 0,55 V.

6.- La solubilidad del Tl(I) en agua es de 0,0563 g/L a 18 °C. Calcule la constante del producto de solubilidad.

9


SEMINARIO No 6 Problemas sobre los elementos del grupo 14

1. Teniendo en cuenta los siguientes valores de las energías de enlace, explique por qué los compuestos relacionados a la Química Orgánica y los silicatos se presentan en mayor abundancia en la Naturaleza.

Tipo de enlace Energía de enlace (kJ/mol)

C-C 356

Si-Si 226

S-S 226

C-O 336

Si-O 368

S-O 330 2. Describa las tres formas alotrópicas del carbono. En base a estas

diferencias describa las propiedades físicas y químicas más salientes. 3. a) Describa métodos de obtención: industrial y de laboratorio de los óxidos

más conocidos del carbono: CO y CO2. b) Detalle de manera sintética los aspectos relacionados al uso, toxicidad e implicancia de los mismos en los seres vivos. c) ¿Qué entiende por efecto invernadero? d) Describa el ciclo del carbono.

4. ¿A qué se denomina carburo? Describa brevemente los tres tipos de carburos. ¿Cómo reaccionan frente al agua?

5. Explique las diferencias observadas de acuerdo a las configuraciones electrónicas de los elementos C y Si: a. La trisililamina tiene geometría triangular plana y la trimetilamina piramidal. b. El ángulo de enlace del dimetiléter es menor que 150º mientras que el del disililéter es del orden de 150º.

6. Describa las formas alotrópicas de los congéneres del carbono. Teniendo en cuenta la respuesta a la pregunta 2) y la presente, generalice un concepto de tendencia de grupo.

7. Escriba mediante reacciones los métodos de obtención y refinamiento de Si y Pb. ¿Por qué es indispensable el silicio para la vida de ciertos animales? ¿Por qué por el contrario el Pb es tóxico?

8. Indique métodos generales para la obtención de los haluros de los elementos del grupo 14. De acuerdo a los reactivos utilizados y a los productos obtenidos, generalice un concepto de tendencia del grupo. ¿Cómo se denomina?

10


9. Describa con reacciones químicas los procesos de hidrólisis de: CCl4, SiCl4, GeCl4, GeF4, SiF4.

10. ¿Qué es la sílice? ¿Para qué se utiliza? 11. Describa con reacciones químicas la obtención de los óxidos de Pb. ¿Qué

muestran estas reacciones? Comparar y obtener conclusiones teniendo en cuenta la respuesta a la pregunta a 7). ¿Qué importante uso industrial presenta el PbO2? ¿Cuál es el problema ambiental que genera la utilización del mismo?

12. ¿Cuáles son los hidruros de carbono? Indique métodos de obtención de hidruros de silicio. Qué rasgos característicos distintivos puede establecer cuando compara un hidruro de C y uno de Si?.

13. Describa con reacciones químicas las principales conclusiones que extrae de este seminario.

Problemas adicionales

1. Describa la estructura del ión carbonato. Indique las diferencias de

reactividad que se presentan en las descomposiciones térmicas de los carbonatos de metales alcalinos.

2. ¿Qué son las zeolitas? ¿Cuáles son las propiedades y/o usos más importantes en relación con su estructura?

3. ¿Para que se utiliza el tetraetilplomo? ¿Qué características medioambientales adquiere su uso?

4. ¿Qué son los freones? ¿Cuál es el empleo industrial? ¿Cuál es el motivo por el que se tiende a sustituirlo?

11


SEMINARIO No 7

Problemas sobre los elementos del grupo 15 1. a) Mencione las características que desde el punto de vista químico diferencian al N2 del resto de los elementos de su grupo. b) Explique como se genera aire líquido y cómo se obtiene N2 líquido a partir del mismo. c) Utilizando el diagrama de Frost explique el comportamiento químico esperado para las diferentes especies nitrogenadas en condiciones ácidas y básicas. 2) a) Indique el método de obtención de NH3.en el laboratorio. b) Explique mediante reacciones los aspectos sobresalientes del proceso Haber. Puntualice además aquellos métodos químicos que permiten la eliminación de sustancias tóxicas que se generan durante el mismo. c)¿Cuál es el uso industrial principal de esta sustancia? ¿Cómo influye sobre la contaminación ambiental la utilización de los mismos? ¿Qué es la eutroficación? d) Explique mediante el ciclo del nitrógeno, por qué este elemento a pesar de ser el más abundante en la atmósfera no es utilizado como tal por los seres vivos. ¿Qué procesos se utilizan para su incorporación?¿Qué enzima interviene en dicho proceso? 3 a) Describa la síntesis de todos los óxidos del nitrógeno y esquematice su estructura molecular. Utilice la información que posee en guía de trabajos prácticos. b) Discuta la relación de algunos de estos óxidos con el smog fotoquímico y la lluvia ácida. ¿Cómo actúa el NO sobre la hemoglobina?¿Cuál es el aspecto beneficioso para los seres vivos recientemente descubierto para este óxido? 4. a) Esquematice la síntesis de Ostwald para la obtención de HNO3. ¿Cuál es el problema principal de contaminación relacionado a este proceso? b) ¿Cómo se preparan y para qué se utilizan los nitritos? 5. a) Describa la obtención de fósforo a partir de fosfato de calcio. b) Mencione características estructurales de las diferentes formas alotrópicas del fósforo. 6. a) ¿Cómo se preparan los óxidos de fósforo? b) Discuta la relación estructural existente entre el P4 y los óxidos y sulfuros de fósforo. c) Diga cuál es el principal uso del P4O10. 7.- a) ¿Cómo se preparan tricloruro de fósforo? ¿Cuál es su estructura? b) ¿En qué se diferencia su hidrólisis con la de NCl3.

12


c) ¿Cómo obtiene PCl5 y PBr5 ? Describa sus estructuras en fase vapor y en estado sólido, comentando eventuales similitudes y diferencias. 8.- ¿Cuáles son los oxoácidos más comunes del fósforo?¿Cuáles son sus estructuras?

9 a)¿Cómo se prepara el ácido fosfórico?¿Cómo se condensa? b) ¿Por qué la mayoría de sus sales son insolubles? c)¿Cuál es su uso más común?¿Siendo un aditivo muy común en las bebidas gaseosas, qué consecuencia importante sobre la salud puede tener el consumo excesivo de las mismas? d)¿Cuál es su función química en la adición del mismo a los detergentes? e)¿Qué uso farmacológico importante poseen algunas de sus sales?

10. En base a las reglas de Pauling compare la acidez de los siguientes oxoácidos y estime los valores de sus pKa:

ácidos hipofosforoso, ortofosfórico y ortofosforoso. ácidos perclórico, sulfúrico y sulfuroso. ácidos bórico, nítrico, nitroso y iódico.

11.-Mencione ejemplos importantes de la participación del fósforo en sistemas biológicos. Asimismo, indique qué otro elemento de este grupo podría tener alguna implicancia en esos sistemas.

Problemas adicionales 1. ¿Cómo se prepara azida de sodio?¿Para qué se utiliza? 2. Diferencie las características químicas de los haluros de nitrógeno. ¿Cómo reaccionan frente al agua?¿Por qué? 3. Escriba algunas reacciones que representen el comportamiento químico de nitritos y nitratos. 4 Describa en la forma usual las geometrías moleculares de las siguientes especies: OPCl3, [PH4]+, PF6

-, BiF72-, PBr2F3, SbF5

2-. 5. ¿Cómo prepararía fosfina?

13


SEMINARIO No 8

Problemas sobre los elementos del grupo 16 1. En base a las tendencias grupales de los calcógenos, complete las siguientes

frases: En el grupo de los calcógenos el oxígeno, el azufre y el selenio son

………………., el teluro es un ……………….. y al polonio se lo considera como ………………. Los puntos de fusión y ebullición muestran la tendencia ………………. característica de los no metales, seguida de la tendencia descendente en el ………., característica de los …………..

La estabilidad de los estados de oxidación …..y…… disminuye al ………….por el grupo, mientras que la del ……….. aumenta.

2. ¿Por qué no se forman S2, Se2 o Te2, pero si O2? ¿Que porcentaje de la energía de enlace corresponde al enlace π en cada caso?

Enlace Energía de enlace σ (KJ.mol-1)

Energía de enlace π (KJ.mol-1)

O-O 142 350 S-S 270 155

Se-Se 210 125

3. Se tiene información que en el grupo 14 la capacidad para formar cadenas se restringe al bajar por el grupo. Discuta que sucede en este grupo y por qué.

4. ¿Cuales son los alótropos del oxígeno? 5. a)¿Cómo se pueden obtener O2 en el laboratorio?

b) ¿Cuál es la importancia del mismo para los seres vivos?¿Qué implica la contaminación térmica? c) Mediante la teoría de orbitales moleculares Represente a la molécula de oxígeno en sus estados singlete y triplete, describa las diferencias de estos estados, y como se puede pasar de uno a otro?

6. a) Indique la preparación de O3.

b) Ejemplifique con ecuaciones el poder oxidante del ozono. Compare el mismo con el O2. ¿Existen agentes oxidantes mas potentes que el ozono?

7. Explique con ecuaciones como se produce ozono a nivel del mar en la vida

cotidiana y en la atmósfera terrestre. ¿Como se destruye el ozono en la estratósfera? ¿Qué especies intervienen en estas reacciones? ¿Describa las restricciones energéticas que definen a los reactivos y productos de las reacciones de destrucción del ozono? ¿Que peligro representa el radical hidroxilo?

14


8. ¿Que dice la regla de Bent? ¿Que significado adquiere el hecho de que sea

empírica? Utilice la misma para explicar la variación en los ángulos de enlace entre OF2 (103º) y Cl2O (111º).

9. Describa las características de óxidos ácidos, básicos y anfóteros. Dé ejemplos

demostrando en cada caso el carácter de cada uno. 10. El osmio forma el oxido de osmio (VIII) OsO4, pero el fluoruro con el estado de

oxidación mas alto para el osmio es el fluoruro de osmio (VII) OsF7. Sugiera una explicación.

11. Analice la variación de los puntos de ebullición de los hidruros del grupo 16. 12. a) Describa la obtención industrial de agua oxigenada.

b) Indique las características estructurales de la misma. c) En función de los TP de laboratorio realizados, dé ejemplos en los que el peróxido de hidrógeno actúe como oxidante y como reductor, detalle las ecuaciones y en que medios se desarrollan. d) ¿Cómo se define la unidad de concentración “volúmenes de oxigeno” aplicada para expresar la concentración del H2O2? e) ¿Qué aplicaciones importantes presenta esta sustancia?

13. Describa brevemente las propiedades de los hidróxidos y sus usos mas

comunes. ¿Como se obtiene el hidróxido de calcio? 14. Analice mediante un diagrama de Frost, las energías libres de los distintos

estados de oxidación del azufre tanto en soluciones ácidas como básicas. Explique tendencias en cada situación y características de las especies mas importantes.

15. a) ¿Qué diferencias existen entre alótropos y formas polimórficas? Dé ejemplos

en el caso del azufre. b) Partiendo de S8(s) explique que sucede al aumentar la temperatura desde 20° C grados hasta 700° C, justifique los cambios observados en la viscosidad.

16. a) Describa el método de Frasch para la extracción de azufre.

b) Describa con detalle la obtención de azufre por el método de Claus. 17. a) Explique mediante ecuaciones la obtención de sulfuro de hidrogeno en el

laboratorio. b) Indique la reacción del mismo con oxígeno y ozono. c) Describa usos y aspectos tóxicos del H2S.

18. ¿Cuáles son los metales que forman sulfuros solubles? ¿Cuál es el pH de

estas soluciones? ¿Que gas desprenden?

15


19. Describa la obtención industrial de sulfuro de sodio. Detalle los usos de los

sulfuros de sodio, selenio, molibdeno y cadmio. 20. ¿Cuáles representan las fuentes no naturales de obtención de SO2? ¿Qué

relación tiene la misma con la lluvia ácida? ¿Cómo se produce? ¿Que alternativas se han encontrado a los problemas de contaminación de dióxido de azufre? ¿Qué uso práctico tiene el dióxido de azufre?

21. Explique y ejemplifique los diferentes caminos de reacción que adopta el ácido

sulfúrico. 22. Comente en detalle la síntesis industrial del ácido sulfúrico a través del método

de contacto. ¿Cuáles son sus usos más importantes? 23. Describa la obtención industrial de sulfito de sodio. Dé un ejemplo de su acción

reductora. ¿Cuáles son sus usos? 24. ¿Qué son las metalotioneínas? ¿Qué función vital cumplen en los organismos

vivos? ¿Qué proceso químico implica los métodos modernos de alteración de la forma del cabello?

25. El selenio es un elemento que puede considerarse como tóxico o esencial para

los seres vivos, dependiendo de la dosis. Explique brevemente las causas de su toxicidad. ¿Cuál es el rol del selenio como elemento esencial para los seres vivos? ¿Qué desórdenes importantes puede mencionar como asociados claramente a deficiencias de selenio? ¿Qué es la glutatión peroxidasa? ¿Cómo se encuentra en ella el selenio? Describa el sitio activo y la función de la enzima.

Problemas adicionales 1. ¿Qué se obtiene por cloración de azufre? Describa las características de los

distintos compuestos estables y sus usos más comunes. 7 ¿De acuerdo a lo realizado en el laboratorio, indique el método de preparación

de peroxidisulfato? 2. Indique algunos usos industriales del selenio. 3. ¿Por qué los sulfatos son aniones en sales de uso común? ¿Por qué se los

prefiere? 4. Describa la batería de Na/S, ¿qué desventaja tiene para su uso doméstico?

16


5. Describa con ecuaciones equilibradas el diagrama de flujo de reacciones de los

elementos del grupo 16, teniendo en cuenta lo realizado tanto en los TP de laboratorio como en el seminario.

6. En base a lo realizado en el TP de laboratorio describa con ecuaciones la

obtención de dióxido de azufre en el laboratorio, su hidrólisis y su acción oxidante.

7. Describa las características fisicoquímicas del gas que en agua genera ácido

sulfúrico. ¿Por qué el ácido sulfúrico liquido tiene alta conductividad? Explique con ecuaciones.

8. Describa las geometrías de las moléculas SO2 y SO3, sus ángulos de enlace,

hibridación, estructuras de Lewis y sus representaciones empleando la teoría de orbitales moleculares.

9. ¿Que cationes estabilizan al anión hidrogenosulfato? ¿Por qué? 10. Analice la escasa estabilidad térmica del S2O3

2- y su inestabilidad en soluciones ácidas. ¿Por qué se dice que las soluciones de tiosulfato de sodio son patrones primarios en química analítica? Describa la ecuación de titulación de iodo.

11. Resuma la obtención, usos y características mas salientes del SF6. Compare

con el SF4; demuestre la alta reactividad de este último y analice las causas? ¿Cómo se aprovecha este carácter reactivo? Explique los motivos de la gran estabilidad del primero.

17


SEMINARIO No 9 Problemas sobre los elementos del grupo 17 (halógenos)

y 18 (gases nobles) 1. Indique cómo se presentan los halógenos en la Naturaleza. Describa

propiedades, como estado de agregación y color, de acuerdo a las energías de enlace.

2. Describa las características químicas del flúor que lo diferencian del resto de los elementos de su grupo.

3. ¿Cómo se obtiene el flúor a escala industrial? ¿Cuál es el uso principal de este elemento?

4. Explique el elevado potencial de reducción del flúor en base a su ciclo de energía libre para la formación del ion fluoruro. Compare el mismo con el correspondiente al cloro.

5. De acuerdo a lo analizado en la pregunta anterior, el cloro ¿es un agente oxidante o reductor? ¿Cómo reacciona frente al agua? ¿Qué uso cotidiano presentan ese tipo de soluciones?

6. El cloro es producido actualmente en gran escala. Explique cuáles son sus diferentes aplicaciones. Indique además cuáles son los problemas de contaminación en relación al empleo de cloro y cómo se utiliza el mismo para combatir la presencia de microorganismos en los estanques.

7. En las reacciones de caracterización es muy frecuente la evidencia de iodo con asistencia de engrudo de almidón. Describa este proceso. ¿Este método es aplicable a los demás halógenos? ¿Qué método también aplicable al yodo se podría utilizar para evidenciar los restantes halógenos? Relacione su respuesta con las diferentes caracterizaciones que realizó durante los trabajos prácticos de laboratorio.

8. ¿Qué diferencia hay entre el fluoruro de hidrógeno y el ácido fluorhídrico? 9. Indique como se prepara ácido fluorhídrico. ¿Cuál es el comportamiento

químico relevante para el mismo?¿Para qué se utiliza? 10. Indique mediante reacciones los diferentes métodos de obtención de HCl (aq).

¿Es un ácido débil o fuerte? 11. ¿Qué tipo de halogenuros se conocen? Indique algunos ejemplos así como

también las características químicas más importantes de los mismos. 12. a) Detalle con ecuaciones químicas balanceadas la obtención de los óxidos de

cloro: Cl2O, ClO2, Cl2O4, Cl2O6 y Cl2O7 b) Describa mediante reacciones la hidrólisis alcalina de los mismos. En base a su contestación, ¿puede generalizar lo que ocurre? c) Describa las estructuras moleculares. ¿Qué conclusiones extrae acerca de la estabilidad de los estados de oxidación de estos elementos?

13. Diferencie el comportamiento químico en solución acuosa del HClO y del ClO–. ¿Cuáles son las sustancias derivadas de los mismos de importancia industrial?

14. a) ¿Cómo se prepara clorato de sodio? b) ¿Cómo se descomponen los cloratos térmicamente?

18


15. ¿Cómo se obtiene perclorato de sodio? ¿Cuál representa su característica química más importante? ¿Para qué se lo utiliza? ¿Qué cuidados requiere la utilización de este tipo de sales?

16. Describa los aspectos biológicos relacionados a la suplementación y/o presencia de los halógenos en los seres vivos.

17. a) Detalle con ecuaciones químicas balanceadas la obtención de los tres fluoruros de xenón. b) Describa las estructuras moleculares de los mismos. c) Fundamente la estabilidad relativa de XeF4 mediante el análisis del ciclo de entalpía para la formación de este compuesto.

18. a) ¿Cuáles son los óxidos más comunes del Xenón? ¿Cuáles son sus estructuras?

19. ¿Qué usos tienen los gases nobles? ¿Se conoce alguna función biológica conocida para los gases nobles?

Problemas adicionales 1. La electrólisis de NaCl fundido representa un método de obtención de cloro.

Describa el mismo con ecuaciones químicas. Describa el proceso que surge al emplear una solución de NaCl con o sin separación de los compartimientos catódico y anódico. Ídem considerando procesos en los que el NaF está fundido o en solución acuosa. Relacione el mismo con el trabajo práctico de laboratorio realizado para los metales alcalinos.

2. En base a lo desarrollado en el TP para el grupo 17 describa el método de obtención de laboratorio para la preparación de cloro.

3. Explique el aumento de las energías de enlace (kJ/mol), considerando los ángulos de enlace y los pares de electrones libres para las siguientes moléculas: a) H2O2 b) N2H4 c) C2H6 d) ¿Qué resultado podría predecir para el caso de empleo de F2?

4. Indique un método probable para la obtención de Br2 y de I2. De acuerdo a lo estudiado ¿puede generalizar un método de obtención para la serie de los halógenos?

5. a) En relación a los métodos de obtención de los hidrácidos de los halógenos, explique ¿Por qué no utiliza la misma reacción (y el mismo ácido) en todos los casos?

6. Ordene de menor a mayor la fuerza ácida de los hidrácidos en fase gaseosa. ¿Cambia el orden en solución acuosa? Justifique.

7. Describa con ecuaciones químicas la disolución de los halógenos en agua. ¿Qué condiciones elegiría para mantener los productos estables en solución acuosa?

8. Describa con ecuaciones químicas la obtención de los hidrácidos HX. Justifique la utilización de cada reactivo y proponga sustitutos.

9. Indique cómo varían los puntos de ebullición de los HX y justifique. 10. ¿Cuál es el único compuesto estable de oxígeno con flúor? ¿Cómo se

prepara?

19


11. ¿Cuáles son las únicas vías de obtención de perbromato? ¿Por qué? 12. ¿Qué son los interhalógenos? ¿Cómo se obtienen? 13. ¿Qué son los pseudohalógenos?¿Cómo se comportan? 14. ¿Cómo se pone en evidencia las estabilidades relativas de los gases nobles a

través de sus compuestos? Cómo prevé que sea la química del Rn? 15. Escriba las reacciones de hidrólisis en medio alcalino para los óxidos de

Xenón.

20


APÉNDICE

REGLAS DE SLATER Con el fin de calcular la magnitud del efecto de pantalla, Slater ha propuesto un conjunto de reglas empíricas. Debe tenerse en cuenta que estas reglas son generalizaciones simplificadas que se basan en el comportamiento promedio de los diversos electrones. Aunque las energías de los electrones que se calculan mediante las reglas de Slater en general no son muy exactas, permiten hacer estimaciones sencillas y resultan muy útiles para la comprensión de otros temas relacionados, como son el tamaño de los átomos y de electronegatividad. Para calcular la constante de apantallamiento en el caso de un electrón en un orbital np o ns: 1. Escriba la configuración electrónica del elemento en el siguiente orden y agrupamiento: (1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p), etc. 2. Los electrones de cualquier grupo que esté a la derecha del grupo (ns,np) no contribuyen en nada a la constante de apantallamiento. 3. Cada uno de los electrones del grupo (ns,np) ejerce un efecto de pantalla sobre el electrón de valencia con un valor de 0,35. 4. Cada uno de los electrones en la capa (n-1) ejerce un efecto de pantalla de 0,85. 5. Todos los electrones en las capas (n-2) o capas inferiores ejercen un efecto de pantalla completo, esto es, su contribución es de 1,0 cada uno. Cuando el electrón sobre el que está ejerciendo el efecto de pantalla se encuentra en un grupo nd o nf, las reglas 2. y 3. son las mismas, en tanto que las reglas 4. y 5. se transforman en: 6. Todos los electrones en grupos que se encuentran a la izquierda del grupo nd o nf contribuyen en una magnitud de 1,0. Ejemplos 1. Considérese el electrón de valencia en el átomo de N= 1s22s22p3. El agrupamiento de los orbitales produce: (1s)2(2s,2p)5. σ = (2x0,85) + (4x0,35)= 3,10. Zef= Z - σ = 7,0 - 3,1 = 3,9. 2. Considérese el electrón de valencia 4s en el átomo de Zn. La configuración electrónica agrupada es: (1s)2(2s,2p)8(3s,3p)8(3d)10(4s)2. σ = (10x1,0) + (18x0,85) + (1x0,35) = 25,65. Zef= Z - σ = 30,0 - 26,65 = 4,35. 3. Considérese un electrón 3d en el átomo de Zn. El agrupamiento es igual al del ejemplo 2., pero σ = (18x1,0) + (9x0,35) = 21,15 y Zef= 8,85.

21


4. Considérese el último electrón para el ion Cu(I). La configuración electrónica agrupada es: (1s)2(2s,2p)8(3s,3p)8(3d)10. σ = (18x1,0) + (9x0,35) = 21,15 (igual al ejemplo 3.) y Zef = 29 - 21,15 = 7,85. NOTA: observar que este alto valor de la carga nuclear nuclear efectiva es la causa del elevado poder polarizante de los iones con configuración nd10, responsable de la marcada covalencia en las redes cristalinas que adoptan sus compuestos.

22


GEOMETRÍAS MOLECULARES

fórmula no de

densidades electrónicas

hibridaciónno de pares

enlazantes

no de pares libres

distribución de los pares en el espacio

geometría ejemplos

AB2 2 sp 2 0

A BB

lineal BeCl2

AB3 3 sp2 3 0

B B

B

A

triangular BF3, SO3

EAB2 3 sp2 2 1

B BA

angular O3, SO2

AB4 4 sp3 4 0

B B

B

A

B

tetraedro CH4, NH4+

EAB3 4 sp3 3 1

B BA

B

pirámide de base

triangular NH3, PCl3

E2AB2 4 sp3 2 2

BA

B

angular H2O, H2S

AB5 5 sp3d 5 0

B

A BB

BB

bipirámide de base

triangular PF5

EAB4 5 sp3d 4 1

B

AB

BB

pirámide distorsionada

o “sube y baja”

SF4

23


E2AB3 5 sp3d 3 2

B

AB

B

forma de “T” ClF3

E3AB2 5 sp3d 2 3

B

A

B

lineal XeF2

AB6 6 sp3d2 6

B

A

B

BBB

B

octaedro SF6

EAB5 6 sp3d2 5

B

A BBB

B

pirámide de base

cuadrada BrF5

E2AB4 6 sp3d2 4 A BBB

B

cuadrado XeF4, ICl4-

24

SEMINARIO No 1 - Geocities.wslos grupos I y II, describa en detalle los métodos utilizados para la...

Documents

Transcript of SEMINARIO No 1 - Geocities.wslos grupos I y II, describa en detalle los métodos utilizados para la...