3 QUIMICA Schaum

PROBLEMAS SUPLEMENTARIOS 125
8.11. Las energías de ionización de Li y K son 5.4 eV y 4.3 eV. ¿Qué se puede decir acerca de la EI del Na?
La primera EI del Na debe ser intermedia entre la del Li y la del K; se puede determinar con un promedio simple de
los dos valores. Ese promedio es 4.9 eV, razonablemente cercano al valor de 5.1 eV observado.
8.12. Los valores de la primera energía de ionización de Li, Be y C son 5.4 eV, 9.3 eV y 11.3 eV. ¿Cuáles podrían
ser los valores de la primera energía de ionización del B y el N?
Hay una tendencia general creciente de la EI al aumentar el número atómico dentro de determinado periodo. Esto es
aplicable para los valores de este problema, pero hay un mayor incremento entre Li y Be que entre Be y C. El llenado del
subnivel 2s le confiere mayor estabilidad al Be que lo que podría esperarse con una progresión uniforme a lo largo de la
tabla periódica. El siguiente elemento, B, tendría una EI que representaría un equilibrio de dos factores opuestos: un incremento
para el Be, por el aumento de Z (incrementa la carga nuclear) y una disminución porque se comienza a llenar un
nuevo subnivel en el caso de B (entre Be y C). Se podría decir que la EI del B debería se menor que la del Be, y ése es el
caso. La EI observada del B es 8.3 eV.
El aumento al pasar de Z = 5 a Z = 6 es 3.0 eV. Cabría esperar que el aumento para N (Z = 7) fuera similar y el valor
de EI del N fuera 14.3 eV, aproximadamente. Debido a la estabilidad adicional del subnivel p medio lleno, la EI es todavía
mayor. Se observa un valor de 14.5 eV.
8.13. En el compuesto iónico KF, se observa que los iones K + y F − tienen radios prácticamente idénticos, aproximadamente
iguales a 0.134 nm. ¿Qué se puede decir acerca de los radios covalentes relativos del K y el F?
El radio covalente del K debe ser mucho mayor que 0.134 nm y el del F debe ser mucho menor, porque los radios
de los cationes son menores que sus átomos originales, mientras que los radios de los aniones son mayores que los originales.
Los radios covalentes observados del K y del F son 0.20 nm y 0.06 nm, respectivamente.
8.14. El radio covalente del P es 0.11 nm. ¿Cuál podría ser el radio covalente del Cl?
El P y el Cl están en el mismo periodo; el Cl debe tener menor radio para apegarse a la tendencia normal al avanzar
a lo largo del periodo. El valor experimental es 0.10 nm.
8.15. La primera energía de ionización para el Li es 5.4 eV y la afinidad electrónica del Cl es 3.61 eV. Calcule ∆H
(kJ/mol) para la reacción efectuada a presiones tan bajas que los iones resultantes no se combinen entre sí.
+ −
Li(g) + Cl(g) → Li (g) + Cl (g)
La reacción total se puede expresar como dos reacciones parciales:
(1) Li(g) → Li + (g) + e − (g) E = N A (EI)
(2) Cl(g) + e − (g) → Cl − (g) E = N A (−AE)
donde e − representa un electrón. Aunque ∆H para cada una de las reacciones parciales anteriores es ligeramente diferente
a ∆E (por el término p∆V), el valor de ∆H de la reacción total es la suma de los dos valores de ∆E (el cambio total de
volumen es cero). Como los valores de energía de ionización y de afinidad electrónica se dan por átomo, se requiere un
factor de 6.02 × 10 23 átomos/mol para obtener ∆H en la base convencional por mol.
H(reacción total) = E (1) + E (2) = N A (EI − AE)
= (6.02 × 10 23 )(1.8 eV)(1.60 × 10 −19 J/eV) = 170 kJ
RELACIONES DE ENERGÍA
PROBLEMAS SUPLEMENTARIOS
8.16. ¿Cuál es la longitud de onda, en metros, de la radiación de: a) una estación de TV de corto alcance, que transmite con una
frecuencia de 55 MHz, b) una estación de radio de AM a 610 kHz, y c) un horno de microondas que funciona a 14.6
GHz?
Resp. a) 5.5 m; b) 492 m; c) 0.0205 m