Pau quimica madrid 2009

CUESTIÓN 1.- La primera y segunda energía de ionización para el átomo A, cuya configuración
electrónica es 1s2 2s1, son 520 y 7300 kJ · mol–1, respectivamente:
a) Indica qué elemento es A, así como el grupo y período a los que pertenece.
b) Define el término energía de ionización. Justifica la gran diferencia existente entre los
valores de la primera y segunda energía de ionización del átomoA.
c) Ordena las especies A, A+ y A2+ de menor a mayor tamaño. Justifica la respuesta.
d) ¿Qué elemento presenta la misma configuración electrónica que la especie iónica A+?
Solución:
a) Al ser la configuración electrónica del átomo neutro 1s2 2s1 se trata del elemento alcalino
litio, Li, situado en el período 2, valor del número cuántico principal n = 2, grupo 1 por poseer un solo
electrónen el orbital 2s.
b) Es la energía que hay que aplicar a un átomo gaseoso, neutro y en su estado electrónico
fundamental, para arrancarle un electrón de su nivel más externo y transformarlo en catión monopositivo,
también gaseoso y en su estado electrónico fundamental.
La segunda energía de ionización del átomo A es mucho mayor que la primera por dos razones:
Primera porque los electrones dela corteza se encuentran mucho más fuertemente atraídos por el
núcleo del átomo al encontrarse menos apantallado debido a tener un electrón menos.
Segunda por ser la configuración electrónica del catión A+, 1s2, la debida al gas noble helio, lo
que proporciona al sistema una mayor estabilidad.
c) Por provocar la pérdida de un electrón una mayor fuerza atractiva del núcleo sobre el resto delos electrones, el catión resultante experimenta una contracción de su volumen que se traduce en una
disminución de su radio iónico. Este efecto se acentúa si el catión es divalente, trivalente, etc., por lo que
el orden de menor a mayor radio de las especies indicadas es:
radio A2+ < radio A+ < radio A.
d) La configuración electrónica del catión A+ es 1s2, y el elemento cuyos átomos presentanla
misma configuración es el gas noble helio, He.
CUESTIÓN 2.- Para la reacción: a A (g) ⇆ B (g) + C (g), el coeficiente estequiométrico “a”
podría tener los valores 1, 2 ó 3. Indica de manera razonada el valor de “a”, los signos de las
magnitudes termodinámicas ∆Ho, ∆So y ∆Go, y el intervalo de temperatura en el que la reacción
sería espontánea, para cada uno de los siguientes casosparticulares:
i) Caso A: La concentración de A en el equilibrio disminuye si aumenta la temperatura o
la presión.
ii) Caso B: La concentración de A en el equilibrio aumenta si aumenta la temperatura o
presión.
Solución:
i) Todo aumento de la presión provoca, según Boyle-Mariotte, una disminución del volumen del
reactor (P · V = P’ · V’), por lo que, aumenta la concentración de los gases y elequilibrio se desplaza en
el sentido en el que aparece un menor número de moles. Como en este caso se produce una disminución
de la concentración de la especie A, se deduce que ésta se descompone para producir más cantidad de B y
C, y como en el segundo miembro hay dos moles de especies (1 mol de B y otro de C), se comprende que
el valor de “a”, para que el equilibrio se desplace hacia la derecha hade ser 3.
De otra parte, si también disminuye la concentración de A cuando se aumenta la temperatura (se
suministra calor), se deduce que A se descompone para formar más cantidad de B y C, y como en este
sentido se produce una absorción del calor suministrado, se comprende que la reacción es endotérmica,
por lo que ∆Ho > 0.
Además, por haber 3 moles de la especie gaseosa A y 2 de las B y C (1+ 1), se produce un
reordenamiento y, por tanto, una disminución de la variación de entropía, es decir, ∆So < 0.
Finalmente, al ser ∆Go = ∆Ho – T · ∆So y verificarse que el producto T · ∆So es negativo, se
cumple que ∆Go es siempre positivo, ∆Go > 0, por sumársele a ∆Ho (positivo) el producto T · ∆So, es
decir, el proceso nunca puede ser espontáneo sea cual sea la temperatura.

ii) Este...