ejercicios de quimica IV resueltos-29

Vista previa del material en texto

EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA II 85 JUNIO 2007 
 79
c) Varias especies son isoelectrónicas, cuando tienen el mismo número de 
electrones. El número de electrones de un átomo (sin carga) nos lo da 
directamente su número atómico (Z); sin embargo, el número de electrones 
de un ión (catión con carga positiva o anión con carga negativa), viene 
dada por la suma entre el número atómico y la carga que presente, con el 
signo cambiado. De esta manera: 
 
O2- (Z = 8), n electrones = Z + 2 = 8 + 2 = 10 electrones 
 
F- (Z = 9), n electrones = Z + 1 = 9 + 1 = 10 electrones 
 
Li+ (Z = 3), n electrones = Z - 1 = 3 - 1 = 2 electrones 
 
Ne (Z = 2), n electrones = Z = 2 electrones 
 
Na+ (Z = 11), n electrones = Z - 1 = 11 - 1 = 10 electrones 
 
Por lo tanto O2-, F- y Na+ son especies isoelectrónicas con 10 electrones; y 
Li+ y Ne con 2 electrones. 
 
d) Para representar las estructuras de Lewis, el compuesto debe ser 
covalente y debe conocerse la configuración electrónica de los elementos 
que lo forman. Mediante las estructuras de Lewis se representan los 
electrones del último nivel energético, señalando aquellos pares de 
electrones compartidos para completar el último nivel energético de cada 
elemento. 
Todos los compuestos propuestos son covalentes, por lo que se puede 
representar su estructura de Lewis: 
 
HCl: H (Z=1): 1s1 1 electrón en el último nivel 
 Cl (Z=17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 7 electrones en el último nivel 
 
 
 
H2S: S (Z=16): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 6 electrones en el último nivel 
 
 
86 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA BÁSICACAPÍTULO 2 
 80 
NH3: N (Z=7): 1s2 2s2 2p3 5 electrones en el último nivel 
 
 
 
CH4: C (Z=6): 1s2 2s2 2p2 4 electrones en el último nivel 
 
 
 
 
 
2.- a) Justificar al menos 3 propiedades de los metales mediante el modelo 
de bandas. 
b) Definir aleación y tipos de aleaciones. 
c) Nombrar y describir las etapas principales en metalurgia. 
 
 
Resolución 
 
a) El modelo de bandas supone que sus orbitales atómicos de valencia se 
superponen formando tantos orbitales moleculares como átomos se han 
aproximado. Dichos orbitales moleculares se caracterizan por presentar 
energías muy parecidas constituyendo lo que se denominan bandas de 
niveles energéticos. Se denomina banda de valencia (B.V.) a aquel nivel 
energético formado por los electrones de valencia de los orbitales 
atómicos. 
Cuando inicialmente los orbitales atómicos se encuentran llenos, la banda 
de valencia que forman se encuentra también llena, y los electrones de 
dicha banda podrán saltar a la siguiente banda de energía completamente 
vacía (denominada banda de conducción, B.C.) dependiendo de la 
diferencia de energías entre ambas (Figura 2.1): 
a) Si la diferencia de energía entre ellas es grande, se trata de un aislante. 
b) Si esta diferencia es pequeña, la sustancia es semiconductora. 
c) Si las bandas se superponen, la sustancia es conductora. 
 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA II 87
 JUNIO 2007 
 81
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 a) b) c) 
 
Figura 2.1. Bandas de energía en: a) un aislante; b) un semiconductor; 
c) un conductor. 
 
Explicación de las propiedades de los metales mediante el modelo de 
bandas: 
 La conductividad eléctrica de un metal disminuye cuando aumenta la 
temperatura debido a la agitación térmica de los iones metálicos 
aumentando así la probabilidad de choque entre iones y electrones libres 
y dificultando el movimiento de éstos últimos cuando se aplica un 
campo eléctrico. 
 La conductividad de un semiconductor aumenta cuando aumenta la 
temperatura al favorecerse la promoción de los electrones desde la 
banda de valencia llena a la banda de conducción vacía. De esta manera 
se favorece la conductividad eléctrica. 
 La conductividad térmica de los metales: con el calor, los electrones 
pueden pasar desde la banda de valencia a la banda de conducción, y 
cuando regresan a la banda de valencia liberan calor generando la 
conducción térmica. 
 Brillo, apariencia lustrosa. Los electrones móviles pueden absorber 
energía radiante y saltar al nivel de mayor energía. Al descender a 
niveles inferiores emiten fotones de luz visible. 
 
b) Una aleación es una mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o 
de uno o más metales con uno o más elementos no metálicos. Se pueden 
diferenciar varios tipos de aleaciones en función de los componentes o en 
función de la mezcla: 
 
Tipos de aleaciones en función de los componentes: 
E
ne
rg
ía
 
 
B.V 
 
B.C 
ΔE grande 
 
B.V 
 
B.C 
ΔE pequeño 
 
B.V 
 
B.C 
Superposición