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366 CAPÍTULO 8 Relaciones periódicas entre los elementos

8.91 Explique por qué la primera afi nidad electrónica del del fotón UV y la energía cinética de los electrones
azufre es de 200 kJ/mol pero la segunda es de 2649 kJ/ emitidos, podemos escribir
mol.
1
2 hn5 EI 1 mu 2
8.92 El ion H y el átomo de He tienen dos electrones 1s 2
cada uno. ¿Cuál de las dos especies es más grande?
donde v es la frecuencia de la luz UV, y m y u son la
Explique.
masa y la velocidad del electrón, respectivamente. En
8.93 Prediga los productos de cada uno de los siguientes un experimento se encuentra que la energía cinética del
óxidos con agua: Na 2 O, BaO, CO 2 , N 2 O 5 , P 4 O 10 , SO 3 . electrón emitido por el potasio es de 5.34 3 10 219 J
Escriba una ecuación para cada reacción. Especifi que si utilizando una fuente UV cuya longitud de onda es de
los óxidos son ácidos, básicos o anfóteros. 162 nm. Calcule la energía de ionización del potasio.
8.94 Escriba las fórmulas y los nombres de los óxidos de los ¿Cómo puede asegurar que esta energía de ionización
elementos del segundo periodo (del Li al N). Identifi que corresponde al electrón de la capa de valencia (es decir,
dichos óxidos como ácidos, básicos o anfóteros. al electrón atraído con menos fuerza)?
8.95 Establezca si cada uno de los siguientes elementos es 8.103 Consulte la sección “Química en acción” de la página
un gas, un líquido o un sólido en condiciones atmosfé- 360 y responda las siguientes preguntas: a) ¿Por qué
ricas. Establezca también si existen en forma elemental demoró tanto tiempo descubrir el primer gas noble (el
como átomos, como moléculas o como redes tridimen- argón) sobre la Tierra? b) Una vez que se descubrió el
sionales: Mg, Cl, Si, Kr, O, I, Hg, Br. argón, ¿por qué tomó relativamente poco tiempo el des-
8.96 ¿Qué factores explican la naturaleza única del hidróge- cubrimiento del resto de los gases nobles? c) ¿Por qué
no? no se aisló el helio en la destilación fraccional del aire
8.97 En una nave espacial o en un submarino es necesario líquido?
purifi car el aire eliminando el dióxido de carbono exha- 8.104 La energía necesaria para el siguiente proceso es de
4
lado. Escriba las ecuaciones para las reacciones entre el 1.96 3 10 kJ/mol:
dióxido de carbono y a) óxido de litio (Li 2 O), b) peróxi-
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do de sodio (Na 2 O 2 ) y c) superóxido de potasio (KO 2 ). Li(g) ¡ Li (g) 1 3e 2
8.98 En el problema 8.57 se proporcionó la fórmula para
Si la primera energía de ionización del litio es de 520
calcular la energía de un electrón en un ion hidrogenoi- kJ/mol, calcule la segunda energía de ionización para el
de. Esta ecuación no se aplica a los átomos polielectró-
litio, es decir, la energía que se requiere para el proceso
nicos. Una forma de modifi car la ecuación para átomos
más complejos es reemplazando Z por (Z 2 s), donde 1 21 2
Li (g) ¡ Li (g) 1 e
Z es el número atómico y s es una cantidad positiva
adimensional llamada constante de apantallamiento. (Sugerencia: Necesita la ecuación del problema 8.57.)
Considere el átomo de helio como ejemplo. La impor- 8.105 Un elemento X reacciona con hidrógeno gaseoso a
tancia física de s es que representa la medida del efecto 2008C para formar el compuesto Y. Cuando Y se calien-
pantalla que ejercen entre sí los dos electrones 1s. ta a mayor temperatura, se descompone en el elemento
Debido a ello, a la cantidad (Z 2 s) se le llama, apro- X e hidrógeno gaseoso en una relación de 559 mL de
piadamente, “carga nuclear efectiva”. Calcule el valor H 2 (medidos a TPE) por 1.00 g de X que reaccionó. X
de s si la primera energía de ionización del helio es también se combina con cloro para formar un compues-
3.94 3 10 218 J por átomo. (Para los cálculos ignore el to Z, que contiene 63.89% de cloro en masa. Deduzca
signo negativo de la ecuación dada.) la identidad de X.
8.99 ¿Por qué los valores de la afi nidad electrónica para los
8.106 Un estudiante recibe muestras de tres elementos, X, Y y
gases nobles son negativos? Z, que podrían ser un metal alcalino, un miembro del
1
8.100 El radio atómico del K es 227 pm y el del K es 133 grupo 4A y un miembro del grupo 5A. El estudiante
pm. Calcule el porcentaje de disminución de volumen hace las siguientes observaciones: el elemento X tiene
1
que ocurre cuando el K(g) se convierte en K (g). [El brillo metálico y conduce la electricidad. Reacciona
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4
volumen de una esfera es 1 2pr , donde r es el radio de lentamente con ácido clorhídrico para producir hidró-
3
la esfera.] geno gaseoso. El elemento Y es un sólido amarillo páli-
2
8.101 El radio atómico del F es 72 pm y el de F es 133 pm. do que no conduce la electricidad. El elemento Z tiene
Calcule el porcentaje de aumento de volumen que ocu- brillo metálico y conduce la electricidad, y cuando se
2
rre cuando el F(g) se convierte en F (g). (Vea el proble- expone al aire lentamente, forma un polvo blanco. Una
ma 8.100 para el volumen de una esfera.) disolución acuosa del polvo blanco es básica. ¿Qué
8.102 Para medir la energía de ionización de los átomos se puede concluir respecto de los elementos a partir de
emplea una técnica llamada espectroscopia fotoelectró- estas observaciones?
nica. Al irradiar una muestra con luz UV, emite electro- 8.107 Identifi que los iones cuyos diagramas de orbitales para
nes de su capa de valencia. Se mide la energía cinética los electrones de valencia se muestran en la página 367.
de los electrones emitidos. Como se conoce la energía Las cargas de los iones son a) 11, b) 31, c) 41, d) 21.