QUIM 4000 - Universidad de Puerto Rico Humacao

UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO EN HUMACAO
DEPARTAMENTO DE QuíMICA
(www.uprh.edu/~quiminor)
Revisado: marzo 2006
QUIM 4000
Dr. José Díaz Piñero
OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE - PRIMER EXAMEN PARCIAL
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Escribir la configuración electrónica de un elemento o ión monoatómico dado el número atómico de
ese elemento.
Utilizando solamente la configuración electrónica de un elemento determinar:
a)
A qué familia o grupo pertenece
b)
A qué período pertenece
c)
Cuántos electrones de valencia tiene
d)
La capa de valencia
e)
Predecir la fórmula de sus compuestos binarios con otros elementos y nombrar los compuestos
correspondientes.
f)
Predecir los estados de oxidación más probables para ese elemento
g)
Predecir el número atómico de algún otro elemento que pertenezca a la misma familia
h)
Clasificarlo en uno de los siguientes conjuntos de elementos:
i) Elementos representativos
ii) Elementos de transición
iii) Elementos de transición interna
iv) Lantánidos
v) Actínidos
Calcular la frecuencia, largo de onda y energía de las transiciones electrónicas en el átomo de
hidrógeno o en iones monoatómicos isoelectrónicos con hidrógeno., utilizando la ecuación que da la
energía de los niveles en el átomo de H.
Definir los siguientes términos:
a)
Energía de ionización
b)
Afinidad electrónica
c)
Electronegatividad
Calcular la última energía de ionización de cualquier elemento.
Estimar la carga nuclear efectiva que siente cualquiera de los electrones en un átomo de un elemento
dado el número atómico, utilizando las reglas de Slater.
Ordenar un conjunto de elementos en orden ascendente de energías de ionización. Explicar su
razonamiento y el motivo de las excepciones principales a las tendencias generales.
Colocar un conjunto de átomos en orden ascendente de afinidad electrónica. Explicar su razonamiento
y el motivo de las excepciones principales a las tendencias generales.
Utilizar energías de enlace experimentales para determinar la diferencia en electronegatividad entre
dos elementos utilizando el método de Pauling. Dada la electronegatividad de uno de los elementos,
determinar la del otro.
Utilizar el radio covalente de un elemento y las reglas de Slater para determinar la electronegatividad
de un elemento por el método de Allred-Rochow.
Determinar la electronegatividad de un elemento utilizando el método de Mulliken, dadas las energías
de ionización y la afinidad electrónica del elemento.
Colocar un conjunto de elementos en orden ascendente de electronegatividad. Conocer las excepciones
a las tendencias generales.
Calcular el radio de iones utilizando el método de Pauling.
Explicar lo que significa la contracción lantánida y sus efectos.
Colocar un conjunto de elementos en orden ascendente de radio atómico o iónico. Explicar su
razonamiento. Conocer las excepciones a las tendencias generales.
QUIM 4000-Objetivos del Aprendizaje
Primer Examen Parcial
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Utilizar los radios covalentes, radios iónicos o radios de van der Waals apropiados para estimar
distancias en compuestos iónicos o covalentes.
Describir el estado físico de los elementos en su estado natural.
Clasificar los elementos que en su estado natural son sólidos en alguna de las siguientes categorías y
explicar las diferencias en propiedades físicas que hay entre ellos como resultado de las diferencias
en las fuerzas que operan en el sólido:
a)
Sólido metálico
b)
Sólido molecular
c)
Red covalente
Describir las estructuras de las formas alotrópicas de los siguientes elementos:
a)
Metales (en términos generales)
b)
Boro
c)
Carbono, nitrógeno y oxígeno y otros elementos en las familias correspondientes
Dar las estructuras de las moléculas de los elementos que son sólidos moleculares en su estado natural.
Describir las diferencias en propiedades químicas que hay entre los elementos del "primer período
corto" de la Tabla Periódica y los elementos subsiguientes de las familias correspondientes y
explicarlas en términos de su configuración electrónica. En particular, describir como cambian en
cuanto a :
a)
Tendencia a catenación
b)
Expandir el octeto
c)
Formación de enlaces dobles
d)
Carácter covalente vs iónico de los compuestos
e)
Valencias máximas
f)
Números de oxidación
d)
Naturaleza ácida, básica, iónica o covalente de sus óxidos, hidruros y haluros
Para cada uno de estos temas se deben poder señalar ejemplos específicos.
Enumerar las características principales de los metales de transición.
Conocer los numeros de oxidación principales de los lantánidos y actínidos .
Describir los siete sistemas cristalinos básicos.
Distinguir entre los siguientes tipos de celdas unitarias:
a)
Sencilla o primitiva
b)
Centrada en el cuerpo
c)
Centrada en las caras
Contar el número de átomos o iones de cada tipo en una celda unitaria.
Distinguir entre los siguientes tipos de empaquetamiento:
a)
Hexagonal compacto
b)
Cúbico compacto
c)
Cúbico sencillo
d)
Cúbico centrado en el cuerpo
Dado el tipo de empaquetamiento en que cristaliza un metal describir la celda unitaria.
Dado el tipo de empaquetamiento en que cristaliza un metal, los parámetros de su celda unitaria y su
peso atómico, determinar la densidad del metal.
Utilizar las reglas de Engel y Brewer para hacer predicciones sobre los valores relativos de propiedades
tales como punto de fusión y ebullición de un metal y para predecir su estructura.
Dado el tipo de empaquetamiento en que cristaliza un metal y los parámetros de su celda unitaria
calcular el radio de un átomo del metal.
Especificar la posición de un átomo en una celda utilizando los índices de Miller.
Describir algunos usos industriales de los elementos y sus aleaciones
Nombrar complejos sencillos entre metales y no metales utilizando el sistema Stock o el sistema
común de nomenclatura.
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Primer Examen Parcial
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Nombrar compuestos sencillos entre elementos no metálicos.
Hacer un diagrama cualitativo en que se muestre la formación de orbitales moleculares a partir de la
suma o resta de orbitales atómicos.
Explicar lo que significan los siguientes términos con respecto a la simetría de orbitales moleculares:
gerade, ungerade, s, p, d.
Escribir el diagrama de orbitales moleculares para una molécula diatómica, homo o heteronuclear.
Escribir la configuración electrónica molecular para una molécula diatómica homo o heteronuclear.
Distinguir entre diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo, ferrimagnetismo
antiferromagnetismo.
Utilizando el diagrama de orbitales moleculares para una molécula diatómica, calcular el orden de
enlace y el momento magnético de la molécula y decidir si esta es diamagnética o paramagnética.
Dibujar el diagrama de bandas para un metal, un semiconductor y un aislador.
Diferenciar en términos de la teoría de bandas entre un metal, un aislador y un semiconductor.
Explicar en términos de la teoría de bandas entre un semiconductor intrínseco y uno extrínseco.
Explicar utilizando la teoría de bandas, los siguientes fenómenos:
a)
la conductividad de los metales
b)
el brillo metálico
c)
la dependencia en temperatura de la conductividad de los metales
d)
la dependencia en temperatura de la conductividad de los semiconductores
e)
la conductividad relativa de los metales representativos vs los metales de transición
f)
la fotoconducción
g)
la conductividad relativa de las sales particularmente las que tienen estructuras adamantinas
h)
la conductividad en una junta pn
Describir el uso de los semiconductores
a)
juntas pn
b)
juntas pnp
c)
celdas fotovoltaicas
Describir los diferentes métodos que se utilizan para extraer y separar los elementos de sus minerales
a)
Separación de los elementos que ocurren en forma nativa
b)
Métodos por descomposición termal
c)
Desplazamiento de un elemento por otro
d)
Métodos de reducción química a altas temperaturas (pirometalurgia)
e)
Reducción por otro metal
f)
Autoreducción
g)
Reducción electrolítica
Describir algunos usos industriales de los elementos.