Parcial inorgànica 1 PDF

Title Parcial inorgànica 1
Course Química Inorgánica I
Institution Universitat de les Illes Balears
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1) Explica las cargas formales, estados de oxidación e hibridación de los átomos centrales y la geometría del catión IF4+, de los aniones HSO3-, ClO2F2-, y la de el trioxodifloruro de Xe II IF4 +: 34 e- Hibridación sp3d, estado de oxidación de 5 en el atomo central estructura electronica de silla (PE y PL) Geometria tetraedrica(solo enlaces) HSO3 -: 26 e- Dos posibles estructuras electronicas; tetraedica deformada (4PE) y piramide trigonal(3PE y 1 PL) debido a las cargas formales hay mayor posibilidad de encontrar la segunda forma Estado de oxidación de 4 Geometria o tetraedrica o trigonal (segunda forma resonante sin mirar los PL) ClO2F2: - : 34e- estructura electronica de silla(4enlaces 1PL), estructura geometrica tetraedrica deformada hibridación del atomo central sp3d E.ox at central = 5 XeO3F2 : 40 e- estructura geometrica y electronica de bipiramide trigonal AX5 hibridación Estado de oxidación 6 hibridación sp3d

2) Explica con detalle lo que pasa si al cloruro de tionilo ( SOCl2) se le trata con agua. Hay que aplicar medidas de seguridad? II El SOCl2 es t óxico,  c orrosivo, y l acrimógeno. Peligroso por su inhalación y por contacto con la piel, mayor siendo oloroso. SOCl2 reacciona con agua liberando cloruro  de hidrogeno H2O + OSCl2 → 2 HCl + SO2 En estado puro el Cl2 es una molecula muy reactiva, que en contacto con el agua (debido a su potencial de oxidación es capaz de oxidar al agua liberando gas por lo que puede existir riesgo de explosión si se hace en un contenedor cerrado) Ademas libera SO2 que es un gas de efecto invernadero que reaccionara con ozoni formando SO3 y este con la humedad (agua) formando lluvia acida con H2SO4

3) Explica razonadamente: II - HClO y HClO4: mayor inercia en una reacción redox? Tiene mayor inercia el HClO4 ya que lo que determian la velocidad de la reaccion redox es enlace Cl--O, a mayor cantidad menor velacidad, tambien tiene los enlaces Pi deslocalizados, aumentando esto su estabilidad y por lo tanto su inercia - Mayor ácido de Brönsted El HClO4 tiene una mayor acidez ya que aparte de ser uno de los considerados acidos fuertes, tiene un Ka muy alto y genera especie conjugada la cual a su vez es una base debil, tambien es un buen donador de protones.(esto no es del todo cierto porque hay acidos debiles con varias ka)como a mayor N oxigenos menor basicidad esto implica también que tiene una mayor acidez - Más oxidante la acidez de bronsted es inversamente proporcional al poder reductor de una molecula, en este caso miramos poder oxidante por tanto: el HClO4 tendra un mayor caracter oxidante ya que es es un oxidante fuerte (esta en su estado maximo de oxidacion solo podria reducirse), ademas el potencial de oxidacion de este es mayor que el del HClO, tanto en ph acido como basico

4) Describe la estructura y 2 propiedades destacables del Hielo: Hielo hexagonal Ih III El Hielo hexagonal posee una estructura ABAB que puede representarse a partir de la estructura de la wurztita ZnS (simetria hexagonal donde los 12 iones de los vertices definen un centro hexagonal y cada uno de los centros de zinc y de azufre estan en posición tetraedrica. Esta estructura se relaciona con la tridimita donde los centros de azufre y de Zn se intercambian por O-Si-O mantienendo la estructura hexagonal Relacionandola con el hielo el O pasa a ocupar las posiciones ocupadas por el SI y el H por los O que estan unidos al siilicion En esta estructura los centros de estan oxigeno unidos por enlace a sus dos hidrogenos, mientras que esta unido a otros dos mediante el enlace intermolecular. Propiedades: La densidad. El hielo es menos denso del agua debido a que en su estructura hexagonal se forman huecos intersticiales, sin embargo en fase líquida uno de los enlaces intermoleculares se rompe y el H liberado pasa a ocupar huecos intersticiales disminuyendo

su densidad progresivamente hasta 4ºC, a partir de ahí tiene el comportamiento normal del líquido (mayor T menor d) Además el hielo posee una estructura cristalina infinita puede presentar muchos polimorfos

-Por otra banda la cte dielectrica del hielo a medida que desciende laa temperatura disminuye de 80 a 4. Esto se debe a que el hidrogeno esta conectado a un oxigeno mediante enlace covalente y a otro mediante enlace de hidrogeno, cuando se aproxima mas al otro oxigeno (vibración) se produce un giro en el cual la se rompe el enlace covalente y se une covalentemente a otro oxigeno (haciendo que la molecula rote). A medida que desciede la temperatura los enlaces se hacen cada vez mas rigidos y se dificulta el giro, quedando solo la energia residual de vibración. Esto se demuestra aplicando Un campo electrico externo ya que puede orientar las moleculas de h2O del hielo

5) Porque no es conveniente mezclar productos de limpieza comerciales: - Amoniaco y lejía). Al mezclar ambas sustancias, se lleva a cabo una reacción química que da lugar a un nuevo compuesto conocido como cloramina (NH2Cl) y que es liberado como gas al producirse la mezcla. Este componente gaseoso por inhalación reaccionara dando como productos HCl y Radicales libres que son componentes que pueden provocar un gran daño a las celulas del cuerpo.

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Agua oxigenada ( 30%) y lejía

Debido a que el agua oxigenada es un agente oxidante y la lejia (hipoclorito) es un compuesto que proviene del cloro con un estado de oxidación bajo, pero también es un agente oxidante, por lo que se producira una reaccion y segun el potencial de cada el elemento se produciran dos reacciones redox una que oxidara/reducira el hipoclorito y lo mismo en el agua oxigenada.

6) Da una explicación de porque el CsI es estable respecto a la descomposición en sus elementos, y por que el NaI3, no. Son estructurales los aniones ClF4- y I5-, Explica por qué los óxidos metálicos y los sulfuros metálicos no son isoestructurales, aunque pertenezcan al mismo grupo y tengan el mismo nº de oxidación. Esto es debido al tamaño de los Iones, Siempre cuando el tamaño de los iones sea semejante, Ya sea anion y cation grande, como es el caso del CsI, o anion y cation pequeños y con una carga alta, la carga aumenta la estabilidad siempre y cuando los tamaños sean semejante, como es el caso del NaCl o Al2O3, los compuestos seran estables a la hora de su descomposicion, sin embargo, El triioduro de sodio, es un anion muy voluminoso, frente un cation muy pequeño, esto desastibiliza, la estructura y hace que su descomposicion, sea muy energica, ya que la estabilidad del compuesto es muy baja, incluso hasta el punto de ser explosivo en el caso del triioduro de sodio.

7) latime -> Frost Iodo II

8) Obtención ( industrial y laboratorio), propiedades redox, ácido-base, del SO2, enlace( sigmas y pis) y geometría, (Analogías y diferencias con el ClO2), Riesgos medioambientales. IIII

A nivel industrial se obtiene quemando H2S o quemando azufre, otro proceso de obtención es a partir de yacimientos de sulfuro (a partir de minerales) A nivel de laboratorio se obtiene como producto de la reaccion de sulfito de sodio + acido cloridrico: Na2SO3 +2HCl = SO2+ 2NaCl + H2O Es un gas incoloro, denso y de olor acre En disolución acuosa tiene a formar acidosulfuroso Forma una estructura geometrica y electronica lineal con dos dobles enlaces o un elace simple(-) y uno doble (+) En contacto con oxigeno y agua puede forma ac. sulfurico.Es el precursor en la fabricacion de acido sulfurico, ya que se le hace reaccionar a altas temperaturas con el oxigeno para formar SO3, el cual se utiliza en la elaboracion del ac sulfurico.El  SO2 se emite a la atmosfera durante la quema de combustibles y el procesamiento de los minerales. Durante las horas y días siguientes, el SO2 se oxida todavía más, convirtiéndose en sulfato y ácido sulfúrico suspendidos en pequeñas partículas que se eliminan del aire mediante precipitación y/o deposición seca. Esta deposición de azufre es, junto con la deposición similar de nitrógeno procedente de las emisiones de NOx y NH3, la causa de la acidificación de los ecosistemas (suelo, lagos y ríos), fenómeno conocido como lluvia ácida. Las reacciones referentes al Azufre son: SO2 + OH → H2SO3 H2SO3 + O2 → SO3 + H2O H2O + SO3 → H2SO4 (Analogías y diferencias con el ClO2)

9) - Aplicaciones del Se a la vida cotidiana II El sulfuro de selenio es un ingrediente común de champú anticaspa que mata el hongo que causa la escamación del cuero cabelludo. También se puede usar para tratar ciertos problemas de la piel causados por otros hongos Todavía se utiliza en las células solares, fotocopiadoras y medidores de luz. También se utiliza en los diodos LED de color azul y blanco. El selenio se usa en algunas cámaras de rayos x. También se utiliza para las fotografías en blanco y negro El selenio se utiliza ampliamente en suplementos multivitamínicos (por lo general, de 50 a 200 microgramos por día para adultos). La función del selenio en la prevención contra distintos tipos de cáncer se está estudiando ampliamente y se está informando al respecto

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Porque son peligrosos los percloratos metálicos? qué riesgos presentan? Como se puede reducir el riesgo en el almacenamiento en laboratorios?

Los percloratos son inertes a temperatura ambiente, pero al tener un gran poder oxidante un simple golpe podria bastar para proporcionar la energia de activacion necesaria para que se inicie la reacción. Una vez que empiezan a reaccionar, producen una gran cantidad de calor. Esto hace que una cantidad mayor de percloratos empiece a reaccionar, lo que genera aun más calor. Este proceso se repite una y otra vez hasta que ocurre una explosión. Debido a que los percloratos reaccionan de esta manera, se usan en propulsores de cohetes, fuegos artificiales, señales luminosas, pólvora y explosivos. Se pueden reducir los riesgos no almacenando una gran cantidad de ellos juntos asi como, tenerlos en sitios en los cuales las varacianos de temperatura sean minimas y no sufran vibraciones ni nungun tipo de contacto entre ellos. Un buen sitio de almacenamiento seria una camara congeladora.

- Impacto del S en la industria y vida actual Sirve para la extracción de metales y su procesado mediante su tratamiento con ac. sulfuricos, en el refinado del petroleo, elaboración de caucho y productos plasticos, jabones y detergentes, uso en la industria agricola como parte de muchos fertilizantes, producción de papel y derivados del papel, pinturas, pigmentos inorganicos y compuestos relacionados.

10) Explica la hidrólisis parcial del XeF4. Que producto de Xe utilizamos para oxidar una muestra en medio acuoso (H+) si no se quiere contaminar la muestra con ningún producto de reacción. 6XeF4(plano cuadrada) + 12H2O = 2XeO3 + 4 Xe +24HF + 3O2 XeF4 + H2O ---> XeOF2 + 2HF (1ª hidrlización cn una molec agua) XeF4 + 2H2O ---> 1/3XeO3 + 2/3Xe + 1/2O2 +4HF (hidrolización total con dos moleculas de agua) Con XeF6 ya que es un agente oxidante potente podrá oxidar al XeF4  en medio acuoso ●

El oxigeno se enlazara en el orbital d libre del xenon debido a su PL uniendo primeramente la molecua de agua al xenato, luego los dos hidrogenos captaran 2F(debido también a sus PL el H+  del agua enlazará ) liberandose de la molecula formando dos moleculas de HF , asi progresivamente hasta finalmente obtener como producto final XeO3 (piramide trigonal) y HF, cada molecula de agua se llevará consigo 2 F-

11) Explica la estructura de ZnS( blenda) y ZnO ( wurtzita) II

Blenda: El sulfuro de cinc, variedad blenda, tiene una estructura cúbica cuya celda  unidad 2- presenta iones S formando una red cúbica centrada en la caras. En esta red cúbica, cuatro  átomos de azufre próximos se encuentran en los vértices de un tetraedro regular , en el centro del cual se puede situar un ion  metálico. En la celda unidad hay ocho  huecos tetraédricos, pero en la blenda los iones cinc ocupan solo cuatro huecos tetraédricos. a 1269K la blenda presenta una trasformación a la estructura de la wurtzita La wurtzita presenta una estructura (símetria) Hexagonal compacta (ABAB) en donde los 12 iones de los vertices forman un hexagono (índice coordinación 12) . Cada uno de los centros de zinc y azufre estan en posición tetraedrica y una unidad en la cual se intercambian Zn+2  y S2

12) Selecciona una estructura razonable, y asignación de cargas, número de oxidación e hibridación central para las siguientes especies. Indica las formas moleculares de : 1-XeO2F2, 2-BrF3, 3-ClO2F3, 4-NO2 +,5- CO3 2-,6- H2S2O5, 7-XeF3 +,8- XeOF4, 9-HXeO4 -

1: 34 e- SILLA sp3d2 (1 PL) 2: 28 e forma de T hibridación sp3d 3: 40e bpt sp3d 4 16 e linea hibridación sp 5: 24 e sp2 plana triangular/trigonal 6 44 e enlace S--S con oxigenos terminales y cargas deslocalizadas, uno de los azufres tiene un par libre de e-, hibridación sp3 cada una de los azufres unidos por uno de los vertices formando un prisma invertido.

7: 28 e forma de T so3d 8 42e piramide base cuadrada sp3d2 9: 34 e- (si el hidrogeno se une a un oxigeno) forma de silla (Cf total =-1) si es un enlace xe-h bpt en ambos casos sp3d

13) Extrae informacion diagrama de frost de el Cl. Influencia del pH en la formación de especies para la desinfección, en que se le añade cloro y qué función lleva a cabo.

14) HClO2/HClO: geometria, producto más oxidante, más inerte en redox, menos fuerte como ácido de brösnted HClO geometria lineal , estructura electronica de V (angular)(sp3) HClO2 geometria lineal (enlace o-H) pero estructura de piramide trigonal sp2

Segun el diagrama de frost el hclo2 es mas inerte ya que esta por encima de la pendiente de la recta

El mayor poder oxidante lo tendra el HClO ya que esta en un estado de oxidación menor ademas que tiene un potencial mas alto( pendiente)

El HClO tiene un mayor caracter basico ya que posee un menor número de oxigenos, por lo tanto la especie mas ácida será el HClO4

15) Estructura y enlace del ozono, Formación y disociación en la troposfera III El O3 es una molecula triatomica diamagnetica con una distancia o-o 128pm y un angulo de enlace de 116º los O estan unidos por un enlace doble (orden de enlace de 1,5)

Formación: En la troposfera O2 + hv = 2O(g) O + O2 =O3  long de onda = (220-230 nm) Disociación: O3 + hv = O + O2; long onda = 330 nm L’estructura de l’ozó es pot explicar mitjançant la teoria d’orbitals moleculars: Com a O, la diferència d’energia entre els orbitals 2s i 2p (aproximadament 16 eV) fa que poguem dir que els electrons 2s dels oxígens no participen a l’enllaç. Tenint en compte això, sabem que tenim 12 electrons per col·locar als orbitals moleculars (4 electrons dels orbitals p de cada oxigen). 1) Formació de l’esquelet σ. Feim servir dos electrons de l’àtom central i dos dels perifèrics, un de cada. 2) Formació d’enllaços π. De la mescla dels tres orbitals atòmics pz sorgeixen tres orbitals moleculars: un enllaçant, un antienllaçant i un no enllaçant. Ens queden 8 electrons per col·locar; quatre electrons més, dos de l’àtom central i un electró de cada perifèric, es col·loquen a l’orbital π2p i al πNB (no enllaçant). Queden quatre

electrons, dos de cada àtom d’oxigen perifèric; aquests es col·loquen als orbitals py i px , que són orbitals de no enllaç.

16) Explica la reacción del SF4 con BF3, da SF3+ y con CsF da otro producto, de que producto se trata, geometría de los enlaces. El SF4 reacciona con el BF3 formando un aducto con formula quimica (SF3)[BF4], el BF3 capta un floruro ya que es una buen acido de lewis y electrofilo, del SF4, y formando el SF3+. Sin embargo el CsF al ser un producto ionico en este caso el SF4 actua como base de lewis aceptando el floruro y formando la especie SF5-, la cual forma el anion del complejo Cs[SF5]

17) Cómo afectan las magnitudes termodinámicas implicadas a la solución de un cristal iónico en agua. Al aumentar la temperatura del medio la solubilidad de los solidos cristalinos aumenta, La temperatura es la magnitud termodinamica que mas influye en la solubilidad,la variacion de la temperatura afectara a la entropia del sistema y a la energía libre, por consiguiente la variación de la T es el factor mas importante a tener en cuenta 18) Hidrólisis parcial del XeF4 y PCl3

XeF4 + H2O ---> XeOF2 +2HF Un PL de la molecula de agua se aproxima al orbital d del xenon que esta vacio formando un enlace Xe-OH(enlace dativo) , un enlace(de los Xe-F) se rompe llevandose el Fel edebido a su EN y forma un enlace con el el HF En el enlace Xe-OH se libera el hidrogeno cediendo el electron para formar el doble enlace Xe=O y este se ve atraido por otro F que atrae al p+ formano otro enlace HF que se libera de la molecula (en esta hidrolizacion se mantiene el estado de oxidación del xenon) PCl3 + 3H20 ---> H3PO3 + 3HCL El PCl no sufre hidrolisis parcial, ya que la reaccion avanza siempre a la formacion del acido fosforoso, ya que es una reaccion rapida, exotermica y espontanea.

19) Describe el enlace( VSEPR) y la geometría de IF5 y de sus especies autoionizadas, y reactividad con SbF5, KF II

El IF 5 tiene una geometria de piramide de base cuadrada, con un PL ( geometria octaedrica) y forma un enlace simple con los fluors, sus especies ionizadas son el IF4+ y el IF6-, estas tiene forma de Silla y de BPP distorsionada, con geometria BPT y BPP. YA que su constante de ionizacion es relativamente baja, se puede usar como disolvente, por loq ue a la sal KF podria solvatarla, y disolver al SbF5.ñ

20) Indica un compuesto isoelectrónico e isoestructural con la siguiente especies inter halogenadas : BrF4- y IF4+. II BrF436 e- estructura electronica plano cuadrada XeF4 misma estructura mismo número de electrones de valencia y misma hibridación sp3d2 IF4 +: 34 electrones de valencia estructura de piramide de base cuadrada ClF4+  Mismo número de electrones de valencia y misma hibridación sp3d2 por consiguiente misma estructura electronica-

21) Impacto práctico y aplicaciones del NaOH y obtención. Características de los óxidos metálicos M2O , M2O2 y MO2 en contacto con el aire, y aplicaciones. El NaOH es una de las bases fuertes mas usadas, es usado en la industria del papel asi como en las fabricacion de jabones, explosivos, pinturas y productos derivados del petroleo. Tambien se usa en la industria textil asi como en el proceso de galvanizado y en la industria electrolitica. La mayoria de su produccion se da por el proceso de caustificación, jutar otro hidroxido con un producto de sodio. Ca(OH)2 (aq) + Na2CO3 (aq) → 2 NaOH(aq) + CaCO3 (s) Aun que tambien es fabricado por la electrolisis de la salmuera, metodo de sintesis del cloro. ● ●

Ánodo: 2Cl−→ Cl2 (gas) + 2e- Cátodo: 2H2O + 2e- → H2 + 2OH−

22) Explica el HF como disolvente II El HF es un acido acuoso que tiene comportamiento de ácido de lewis (puede autoionizarse  3HF= H2F+ + HF2- ) Tiene un intervalo de líquido entre 190 a 292 ºK Tiene un fuerte enlace de hidrógeno debido a la electronegatividad de del FEn contacto con la piel produce quemaduras fuertes Es capaz de disolver muchos compuestos orgánicos formado asi compuestos orgánicos fluorados Los compuestos inorgánicos que se disuelven dan lugar a productos fluorados (solo aquellos que sean aceptores de F- ) No puede guardarse en vidrio ya que el silice del mismo sería atacado y corroido por el HF por lo que debe guardarse en recipientes plásticos

23) Enlace del ClO2. El dióxido de cloro es un gas amarillo que se produce de la reacción peligrosísima entre clorato de potasio KCLO3 y H2SO4 concentrado. Es un compuesto paragmanetico con carácter doble, molecula reaactiva y oxidante. Capacidad de formar un enlace de tres centros que no corresponde a la realidad. Enlace con interaccion pi adicional donde se deslocaliza el electron. A pesar de ser un radical este no muestra tendencia a dimerizar. Se disuelve en agua sin alterarse pero se hidroliza lentamente a HCl...


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