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SÓLIDOS 1) Defina y de un ejemplo de cristales metálicos, covalentes, atómicos y moleculares. 2) Los puntos de fusión correspondientes a los óxidos de los elementos del tercer período se dan a continuación: Na2O (1275 °C), MgO (2800 °C), Al2O3 (2045 °C), SiO2 (1610 °C), P4O10 (580 °C), SO3 (16,8 °C), Cl2O7 (- 91,5 °C). Clasifica estos sólidos. 3) Un sólido tiene punto de fusión muy alto y es muy duro. Ni el sólido ni su producto de fusión conducen la electricidad. Clasifica el sólido. 4) a) Explicar porqué los metales son buenos conductores del calor y de la electricidad. b) ¿Por qué la capacidad para conducir la electricidad de un metal disminuye al aumentar la temperatura? 5) Clasifica los siguientes sólidos: Ne, I2, P4 (en las tres formas alotrópicas), Se8. 6) Plantea un ciclo para la formación de CaBr2(s) a partir de sus elementos al estado natural. Calcular la energía reticular empleando los datos necesarios de la siguiente tabla. Calor de sublimación Ca(s), ΔHsubl Ca: 124 kJ/mol Energía de primera ionización del Ca, I1 Ca: 589,5 kJ/mol Energía de segunda ionización del Ca, I2 Ca: 1145 kJ/mol Afinidad electrónica, A Br: - 324 kJ/mol Energía de disociación, D Br2(g): 192,3 kJ/mol Calor de vaporización Br2(l), ΔHvap Br2 (l) : 29,95 kJ/mol Calor de formación CaBr2(s), ΔΗf CaBr2 (s) : - 795 kJ/mol Rta: 2551,75 kJ/mol 7) ¿Qué tipos de cristales sólidos forman las siguientes sustancias puras: C, CO2, Na2O, NH3, NH4Cl, KrF6, Kr, Br2, BrF3, LiBr? En cada caso indicar cuál es el tipo de fuerzas entre las partículas que componen el cristal. 8) Describa la geometría de las siguientes celdas cúbicas: cúbica simple, cúbica centrada en el cuerpo, y cúbica centrada en las caras, ¿cuál de estas estructuras daría la densidad más alta para el mismo tipo de átomos? ¿Cuál daría la densidad más baja? Justifique con cálculos. Rta: Vol. Ocupado: fcc: 74%; bcc: 68%; cs: 52,4% 9) Explique por qué el diamante es más duro que el grafito y por qué el grafito es un conductor de la electricidad pero el diamante no. 10) ¿Qué sustancia tendrá menor temperatura de fusión: S8 ó P4? Fundamente la respuesta. 11) ¿Cuál de las siguientes sustancias tendrá un punto de fusión más elevado: PCl3 ó PCl5? Fundamente. 12) Diga si los siguientes semiconductores son de tipo n o de tipo p: i- Si dopado con In, ii- Ge dopado con P Fundamente.
Problemas adicionales 1) Responder verdadero o falso. Fundamente. a) El sodio cristaliza en el sistema bcc. Si δNa = 0,963 g/cm3 y Ar Na = 23, el radio metálico estimado resulta 182 pm b) Los sólidos semiconductores intrínsecos aumentan su conductividad con la temperatura c) Al agregar boro al silicio se obtiene un semiconductor extrínseco tipo “p” Rta: a) V 2) El Ni cristaliza en el sistema cúbico. La arista de la celda unidad es 352 pm, δNi = 8,94 g/cm3 y Ar Ni = 58,69. ¿En qué tipo de celda unitaria cristaliza el níquel? 1pm = 10-10cm Rta: fcc 3) ¿Qué tipo de celda tiene el Pd si presenta un parámetro de red de 3,89 Å y δPd = 12,02g/cm3? Ar Pd = 106,42 Rta: fcc 4) El Cr cristaliza en el sistema fcc, la arista de la celda unidad es 287,5 pm. Calcule el radio atómico del cromo. Ar Cr = 52 Rta: 1,016.10-8cm 5) El oro cristaliza en una estructura fcc. La longitud observada de la celda es de 4,070 Å. Ar Au = 196,97. Calcular: a) Volumen de un átomo de oro, b) La densidad del oro en g/cm3. Rta: a) 1,24.10-23 cm3; b) 19,44g.cm-3 6) El Europio cristaliza en una red bcc. La δEu = 5,26 g/cm3. Ar Eu = 151,96. Calcular: a) Longitud de la arista de la celda unidad, b) Radio atómico del Europio. Rta: a) 4,58.10-8 cm; b) 1,98.10-8 cm 7) Plantear un ciclo para la formación de CsI(s) a partir de sus elementos al estado natural y calcular la energía de formación estándar, empleando los datos de la siguiente tabla expresados en kJ/mol. Calor de sublimación del Cs(S), ΔHsublCs: 76,1 Energía de primera ionización de Cs, I1 Cs: 375,8 Energía de disociación, D I2(g): 149 Calor de sublimación del I2(S), ΔHsublI2: 55,2 Afinidad electrónica de I, A I: -295,2 Energía reticular de CsI, U CsI: -610 Rta: ΔHform CsI = - 351,2 kJ.mol-1 8) Una celda fcc contiene 8 átomos X en las esquinas de la celda y 6 átomos Y en las caras. ¿Cuál es la fórmula empírica del sólido? Rta: XY3 9) El Al tiene una δ = 2,7 g/cm3 y cristaliza en una red fcc. Determine: a) Volumen de un átomo de Al, b) su diámetro y c) parámetro de red (arista) Rta: a) 1,66.10-23 cm3; b) 3,1.10-8 cm; c) 8,7.10-8 cm 10) Calcular la Uo de CaCl2 (s) sabiendo que ΔHsublimCa(S) = 124 kJ/mol, D Cl2 (g) = 242,8 kJ/mol, A Cl = - 348 kJ/mol, ΔHform CaCl2(s) = - 789,5 kJ/mol, I Ca+ = 589,5 kJ/mol, I Ca2+ = 1145 kJ/mol Rta: Uo CaCl2 = - 2542, 8 kJ.mol-1 11) Sabiendo que: ΔHhidrat. Na+: - 406kJ/mol, ΔHhidrat Cs+: -264 kJ/mol y ΔHhidrat Cl-: -364 kJ/mol, comparar el ΔHdisolución de ambas sales si Uo CsCl = - 655 kJ/mol y Uo NaCl = - 788 kJ/mol Rta: CsCl = 27 kJ/mol; NaCl = 18 kJ/mol 12) Si el ΔHhidrat Ca = - 1650 kJ/mol, calcular el ΔHdisolución CaCl2. Uo CaCl2 = 2255kJ/mol Rta: CaCl2 = - 123 kJ/mol