Bienvenidos

Recordad siempre la frase del poeta León Felipe:

“Lo importante no es llegar solos y pronto, sino con todos y a tiempo”

¡Que sea provechoso para todos!

FyQ 4º ESO: Examen de Fluidos

 1. En un periódico se informa de la construcción de un submarino capaz de soportar una presión de 294 N por cada cm² en su casco. Pero nosotros no sabemos si eso será una gran hazaña o no, así que se nos ha ocurrido calcular ¿Hasta qué profundidad podrá sumergirse este submarino? Dato: Densidad del agua del mar = 1.028 g/ml

 2. El diámetro del émbolo pequeño de una prensa hidráulica es 2 cm. ¿Qué diámetro debe tener el otro émbolo si se desea subir un cuerpo de masa 900 kg empujando con una fuerza de 30 N sobre el pequeño?

3. ¿Qué información podrías dar de este huevo sumergido en agua? 

4. ¿Qué información podrías dar de esta imagen?

FyQ 1º Bach: Examen de Cinemática

 1.Un movimiento rectilíneo acelerado tiene las siguientes características:

• a) Sus aceleraciones normal y tangencial valen cero
• b) Su aceleración normal es constante y la tangencial vale cero
• c) Su aceleración normal vale cero y la tangencial no es constante
• d) Su aceleración normal no es constante y la tangencial tampoco lo es

 

2. De las siguientes proposiciones que se refieren a la aceleración y sus componentes vectoriales, señala la que consideres verdadera:

• a) La aceleración con que se mueve un cuerpo es la suma de los módulos de las aceleraciones tangencial y normal
• b) Los vectores a_t y v coinciden en dirección, y si además coinciden sus sentidos, el movimiento es acelerado
• c) La aceleración normal a_n caracteriza la rapidez con que varía la dirección del vector velocidad, y además su dirección es perpendicular a v y su sentido hacia el exterior de la curva
• d) Todas son verdaderas

 

3. La ecuación del movimiento de una partícula se expresa por s = t² – 10t + 24 en unidades del SI. La posición del móvil al cambiar de sentido es de:

a) 24 m

b) -25 m

c) 1 m

d) -1 m

 

4. Sea un movimiento circular. Su espacio recorrido sobre una curva viene dado por s = 2t² – 2t + 1, como distancia a un origen tomado en ella. ¿De qué tipo de movimiento se trata?

• a) Movimiento uniforme con trayectoria parabólica
• b) Movimiento circular uniforme
• c) Movimiento circular uniformemente acelerado
• d) Movimiento circular con aceleración variable

 

5. Un punto se mueve en línea recta sobre una línea horizontal con una velocidad constante de 2 m/s. En el tiempo t = 0 su posición es -1 m y en t = 1 s su posición es + 1 m. El espacio recorrido en 3 s es:

a) 0 m

b) 6 m

c) 5 m

d) Ese planteamiento es imposible

 

6. La velocidad en el instante t = 2 s de una partícula móvil que describe una trayectoria definida por r = t² i + 3t j + 3 k es:

a) 7,21 m/s

b) 5 m/s

c) 7 m/s

d) 13 m/s

 

7. Un cuerpo se mueve de acuerdo con la ecuación de movimiento r = 2t i  en unidades del S.I. ¿Cuánto vale la aceleración normal a los 2 s de iniciarse el movimiento?

a) 2 m/s²

b) 4 m/s²

c) 0 m/s²

d) 3 m/s²

 

 

8. Si las coordenadas de un móvil en el S.I. vienen dadas por las expresiones x = 5+t; y = 4t² – t + 1, el valor de su velocidad inicial (t=0) es:

a) 1 m/s

b) 2^1/2 m/s

c) 5,09 m/s

d) 1,5 m/s

 

9. Para un móvil con velocidad v = t² + t – 1, que parte del origen de coordenadas cuando t = 2 s, se cumple que:

• a) Su trayectoria es una parábola
• b) Es un movimiento uniformemente acelerado
• c) r = 1/3 t³ + ½ t² – t – 8/3
• d) A los 5 s lleva una aceleración de 31 m/s²

 

10.Sea un movimiento circular de radio 12 m. Su espacio recorrido sobre una curva viene dado por s = 2t² – 2t + 1, como distancia a un origen tomado en ella. ¿Cuál será el módulo de su aceleración, en m/s², para t = 2s?

a) 5

b) 4

c) 3

d) 2

 

11. La pendiente en un gráfico de la velocidad en función del tiempo representa:

• a) aceleración
• b) velocidad
• c) desplazamiento
• d) posición

 

12. ¿Cuál de estas proposiciones es verdadera?

• a) El vector posición y el vector desplazamiento tienen el mismo significado físico
• b) El vector posición es un vector cuyo origen es el del sistema de referencia y cuyo extremo es la posición del punto móvil
• c) El vector desplazamiento coincide con la trayectoria del punto móvil en todo momento
• d) Conocer el vector r(t) nos permite conocer en todo momento qué fuerza se aplica al punto móvil

 

13. Cuando un automóvil toma una curva en una carretera, aún manteniendo fijo el valor de su velocidad, cambia la dirección de este vector ¿Implica esta hecho la necesaria existencia de una aceleración?

a) No tiene por qué haber aceleración, pues el módulo de la velocidad no cambia

b) Sí, siempre que la velocidad sea modificada, en módulo, dirección o sentido, hay una aceleración responsable

c) En algún caso podría haber aceleración mientras que en otros no, depende de lo deprisa que vaya

d) La pregunta es absurda

 

14. Dos automóviles, A y B, se desplazan sobre una misma carretera, en la misma dirección y en sentidos opuestos, animados, respectivamente, de velocidades constantes V_A = 90 Km/h y V_B = 60 Km/h . En un determinado instante t₀ = 0, pasan por el mismo punto de referencia. Desde ete momento, cuando han pasado 15 min, la distancia entre los automóviles , en Km, será de :

a) 10

b) 37,5

c) 42,7

d) 54,8

 

15. Un móvil se desplaza sobre el plano XY de acuerdo con las ecuaciones x = 3t³ + 2t; y = 6t² + t. En el instante t = 3 s, el vector velocidad es:

a) v = 74 i + 27 j

b) v = 74 i + 37 j

c) v = 83 i + 37 j

d) v = 37 i + 83 j

 

16. Un tren se mueve rectilíneamente respecto de tierra con una v = 10 m/s. Un pasajero sentado en el tren observa que por el pasillo corre un muchacho, y determina que su velocidad en el sentido del tren es de v’ = 5m/s. ¿Cuál es la velocidad del muchacho respecto de tierra?

a) 10 m/s

b) 15 m/s

c) 5 m/s

d) 0 m/s

 

17. Un coche recorre en línea recta la distancia de A a B con una velocidad de 60 km/h y regresa a A con una velocidad de 90 km/h. Indica su velocidad media real considerando el viaje completo de ida y vuelta.

a) 85 km/h

b) 78 km/h

c) 75 km/h

d) 72 km/h

 

18. El vector aceleración de un móvil es a = 2t i – 4 j y se sabe que para t = 0, la velocidad es nula y el móvil en ese instante está en la posición (0,0,2). Podemos establecer que:

• a) r = (t³/3) i - 2t² j
• b) v = t² i – 4t j + 2t k
• c) Su velocidad sólo tiene componentes en el eje OX
• d) r = t³ i – 2t² k

 

19. Un auto que se mueve en línea recta con una velocidad de 8 m/s frena reduciéndola a 2 m/s después de 6 segundos. ¿Cuál de las siguientes opciones, respecto a la aceleración media, refleja lo que ocurrió en ese intervalo de tiempo?

a) al frenar no existe aceleración

b) el auto acelera a razón de 1 m/s²

c) el auto acelera a razón de -1 m/s²

d) su aceleración es de 6 m/s²

 

20. Un punto se mueve en línea recta sobre una línea horizontal con una aceleración a = 2 t. En el tiempo t = 0 su posición es -1. La ecuación del movimiento del punto es:

a) s = 2t – 1

b) s = (1/3) t³  – 1

c) s = 2t² – 1

d) s = 2t³ – 1

Química 2º Bach: Examen de Termoquímica

Al quemar completamente 3 g de un hidrocarburo C₄H₈(g) en condiciones estándar, se desprenden 144,7 kJ; al quemar completamente 2 g de otro hidrocarburo C₄H₁₀(g) en condiciones estándar, se desprenden 99,2 kJ. Las entalpías de formación en condiciones estandar del agua gas y del dióxido de carbono gas son, respectivamente, – 241,8 kJ/mol y – 393,1 kJ/mol.

1. Un pajarito se encuentra dentro de un recinto cerrado en el que hay 50 litros de aire. El recinto se ha calentado con 287,7 kJ procedentes de la combustión del butano. ¿Sobrevivirá o morirá el pajarito? Dato: Contenido de oxígeno del aire: 21% en volumen. (2 p)

2. Calcula la variación de energía interna en la reacción de combustión del C₄H₈(g) (2 p)

3. Calcula el calor absorbido o desprendido, en condiciones estándar, en la reacción de hidrogenación (adición de H₂) del C₄H₈(g) para dar C₄H₁₀(g) (4 p)

4. Calcula la entalpía de formación del C₄H₈(g) (2 p)

5. Calcula la energía del enlace C=C, sabiendo los siguientes datos de energías de enlace en kJ/mol: E(H-H) = 436, E(C-C) = 347, E(C-H) = 414. (2 p)

6. ¿Es espontánea la combustión del butano?

¿Qué condición se debe cumplir para que se invierta su espontaneidad o no espontaneidad?

¿Qué le ocurre a la entropía del universo cuando se quema butano? (2 p)

Física 2º Bach: Examen de Interacción Nuclear

Sabes que las emisiones radiactivas de determinados elementos son de tres tipos: a, b y g. Imagina que te dan tres pasteles radiactivos: uno emisor alfa, otro emisor beta y el otro emisor gamma. Debes comerte uno, sostener otro en la mano y guardar el tercero en el bolsillo.

• 1. Justifica cuál sería tu elección para reducir al mínimo posible tu exposición a la radiación. (1 p)

Sabes, también, que los procesos nucleares van acompañados de un desprendimiento enorme de energía, lo que está ligado a la gran intensidad de las fuerzas nucleares. Entre estos procesos están la fisión y la fusión nucleares. Imagínate que queremos utilizar un elemento poco habitual para obtener energía, el ⁵⁶₂₆Fe.

• 2. ¿Qué procedimiento sería mejor para obtener energía del ⁵⁶₂₆Fe, la fusión o la fisión?. Justifícalo adecuadamente. Dato: m(Fe-56) = 55,9349 u. (1 p)

Sabes, además, que el Deuterio y el Tritio son dos isótopos inestables del hidrógeno, cuyos datos tienes al principio del examen.

• 3. Justifica en cuál de ellos es más fácil que se produzca una emisión radiactiva. (2 p)

El Tritio tiene un periodo de semidesintegración de 12,5 años y se desintegra emitiendo una partícula beta. El análisis de un agua embotellada muestra que la actividad debida al Tritio es el 75% de la que presenta el agua en el manantial de origen.

• 4. ¿Cuántos días lleva embotellada el agua de la muestra? (2 p)
• 5. ¿Qué actividad medida en Bq tiene una muestra de esa agua que contiene 10^-3 mg de Tritio? (2 p)
• 6. ¿De dónde procede y por qué la partícula b- que emite el Tritio en su desintegración?. Escribe la reacción de desintegración del Tritio. (1 p)

Por otra parte, también sabes que en el Sol se dan reacciones de fusión que explican el origen de la energía que el Sol emite a todo el Sistema Solar. En una de estas reacciones termonucleares, similar a la explosión de una bomba atómica de hidrógeno, se forma He-4 a partir de Deuterio y de Tritio.

• 7. Escribe la reacción nuclear correspondiente a esta fusión. (1 p)

Un submarino nuclear con un reactor de potencia 25 MW, podría funcionar con la energía de esa reacción.

• 8. ¿Cuántas horas podría viajar el submarino nuclear con la energía que proporciona, según la reacción anterior, la formación de 2,24 litros de Helio en condiciones normales, suponiendo que no hay pérdidas de energía? (2 p)

Felices vacaciones… hasta el 25 de marzo

Cuando tenga tiempo pondré los exámenes pendientes y las soluciones…. Y si tengo ganas,  muchas cosas más…. SED BUENOS!

FyQ 1º Bach.: Examen de Átomo, SP y Enlace

Parte I: Átomo y  Sistema Periódico

1. El salto de un electrón de un átomo produce una radiación emitida de longitud de onda 1,54.10^{-10 m}. Sabiendo que la constante de Planck es 6,62.10^-34 J·s y que la velocidad de la luz es 3.10⁸ m ¿Cuál es el valor de la energía liberada?

a) 1,2.10^-12 J, b) 1,29.10^-15 J, c) 2,3.10¹⁰ J, d) 3.10^-10 J

E = h.f = h.c /l = 1,29.10(-15) J

2. ¿Cuál es la configuración electrónica más probable del estado fundamental para el ion Mn²⁺? (Z = 25)

a) [Ar]4s²3d^3, b) [Ar]4s¹3d^4, c) [Ar]4s⁰3d³4p^{2 ,} d) [Ar]4s⁰3d⁵)

Mn (Z=25): última capa: 4s23d5, al ionizarlo “salen” antes los electrones situados en el orbital de mayor “n”. Luego el Mn2+ será: 4s03d5

3. Un elemento X tiene dos electrones en su último nivel de energía y otro elemento Y tiene siete electrones, también en su último nivel. ¿Cuál será la fórmula más probable para un compuesto entre X e Y?

a)X₂Y, b) XY_2, c) X₂Y_7, d) X₇Y₂

_{X, al tener 2 e en su última capa, tiene tendencia a perderlos para adquirir la congiguración estable de gas noble, luego su valencia más probable será 2+. Por el contrario, Y, con 7 e en la última capa, tiene tendencia a captar uno para estabilizarse, luego su valencia más probable será 1-. De esta manera el compuesto que formarán será XY2.}

4. ¿Cuál de los siguientes átomos tiene la primera energía de ionización más baja? a) B, b) N, c) O, d) Ne

Es el B… se debe justificar por las configuraciones electrónicas, por el tamaño y por la esatabilidad relativa de los orbitales.

5. ¿Cuál de los siguientes elementos químicos es más electronegativo? a) Cd, b) Br, c) I, d) Cu

El Cd y el Cu son metales, no son electronegativos. Entre el Br y el I, ambos no metales y más electronegativos, es el Br el de mayor EN, lo que se debe justificar, no por la posición, sino por el volumen y por tanto por la atracción….

6. ¿Cuál de los siguientes elementos tiene la segunda energía de ionización más baja? a) Na, b) Ca, c) K, d) Ne

Se deben hacer las configuraciones electrónicas y hacer las resultantes al quitarles dos electrones… Se ve claramente que es el Ca. 

7. ¿Cuál de los siguientes iones tiene el radio iónico más pequeño?, a) O^2-, b) F^- , c) Na^+, d) Mg²⁺

Todos ellos tienen 10 e distribuidos de la misma manera: 1s2 2s2 2p6; podría pensarse que tienen el mismo volumen, pero no es así, dado que la carga del núcleo es distinta. La mayor atracción, justificada mediante la ley de Coulomb, se dará en aquel que tenga el número mayor de protones en el núcleo, que es el Mg, que tiene 12 p+. Luego en el Mg2+ habrá mayor atracción del núclel y será más pequeño.

8. Las sucesivas energías de ionización de un elemento (en eV), son: 8,3; 25,1; 37,9; 259,3…

• a) La configuración electrónica externa del elemento es ns²p¹
• b) El elemento pertenece al grupo 4A del sistema periódico.
• c) El elemento pertenece al grupo de los alcalinotérreos.
• d) No pertenece a ninguno de los grupos anteriores.

Es la a)… su última capa es ns2 np1… después de quitarle estos 3 electrones, el 4º correspondería a una estructura muy estable de gas noble…

 Parte II: Enlace y moléculas

9. ¿Cuál o cuáles de los siguientes compuestos conduce/n la corriente eléctrica disuelto/s en agua?: a) NaO_2, b) N₂O, c) SO_3, d) Cl₂O, e) Todos

Solamente el que es iónico, el NaO2, sólido cristalino, ya que al disolverlo en agua, se rompe el cristal, se separan los iones, cargas con movilidad que pueden conducir la corrienete eléctrica… Los demás son covalentes y gases y no pueden conducir en ningún caso.

10. ¿Cuál de las siguientes moléculas es la más polar?: a) H_2, b) HI, c) O_2, d) HCl, e) CH₄

El H2, el O2 y el CH4 son moléculas covalentes, gases, y apolares. La duda estaría entre el HI el HCl, ambos covalentes polares. Dado que el Cl es más EN que el I, dado su menor volumen, en el HCl hay una mayor diferencia de EN entre el H y el Cl que en la molécula del HI, entre el H y el I. Por tanto la molécula de HCl será más polar. 

11. ¿Cuál de las siguientes moléculas necesitará más energía para disociarse (romperse) en sus átomos constituyentes? : a) Cl₂, b) F_2, c) N_2, d) O₂

La energía de disociación es la energía que debemos darle a un enlace de una molécula para “romperlo”, para disociarla en sus átomos. Por tanto a mayor orden de enlace necesitará una mayor energía de disociación o energía de enlace. Al hacer las estructuras de Lewis de todas esas moléculas, podemos comprobar que en el N2 hay un triple enlace, luego esta molécula necesitará una energía mayor para disociarse.

12. ¿Qué molécula o moléculas tienen fuerzas intermoleculares por puente de hidrógeno?: a) CH₄ , b) NH₃, c) CH₃CH_3, d)CH₃OH, e) Ninguna, f) Todas.

El enlace por puente de H sólo se puede dar en aquellas mo9léculas que tengan H y otro átomo que sea pequeño y muy electronegativo para que cree una cierta polaridad. Por ello sólo se puede dar en los enlaces de H con F, N u O. Por tanto tendrán puentes de H los compuestos: NH3 y CH3OH.

13. ¿Cuál de las siguientes sustancias tiene mayor temperatura de fusión ?: a) CH₄, b)BeO,  c) HCl, d) CH₃OH, e) No se puede saber porque se necesitan más datos.

En esas sustancias tenemos una variedad de estados, un gas como el CH4, covalente; dos líquidos, el HCl, covalente polar y el CH3OH, covalente polar con puentes de H; y, además el BeO, que es un sólido iónico cristalino… que evidentemente necesitará una mayor temperatura de fusión… para poder romper todos los enlaces iónicos fuertes que forman la red del cristal. En los otros casos, son moléculas discretas, gases o líquidos….

FyQ 4º ESO: Exámenes de MCU y Gravitación

DATOS GENERALES:

G = 6,67.10^-11 unidades S.I.

Masa de la Tierra M_T = 5,97.10²⁴ kg

Radio de la Tierra R_T = 6370 km

Aceleración de la gravedad en la Tierra g_T = 9,8 m.s^-2

El astronauta Sadek que con todo su equipo en la Tierra pesa 1330 N, llega al planeta Perseus de 7700 km de radio y observa que su peso allí es de 1990 N.

1. Halla la aceleración de la gravedad en la superficie del planeta desconocido.

En la Tierra: P = m.g     1330 = m.9,8     de donde m = 135,7 kg

En el planeta Perseus: P = m.g       1990 = 135,7.g        de donde g = 14,66 m/s2

2. Halla la masa de ese planeta.

Dado que P = Fg,     m.g = G M.m / r2, de donde g = G M/r2 =

6,67.10(-11).5,97.10(24) /(7700.10(3) )2 = 1,3.10(25) kg

3. ¿A qué altura desde la superficie de ese planeta, la gravedad es un tercio del valor en la superficie?

g = 14,66 / 3 = 4,89 m/s2          g = G M /r2      4,89 = 6,67.10(-11).1,3.10(25) / r2, de donde r = 13.329.832 m = 13.330 km

Como esta distancia r es el Radio más la altura sobre la superficie, para saber esta altura debemos restar el radio: h = r – R = 13330 – 7700 = 5630 km

4. Si de repente, debido a una catástrofe planetaria desconocida, Perseus cesa en su movimiento de rotación alrededor de sí mismo ¿Qué le ocurriría al astronauta? Justifícalo adecuadamente según alguna ley de la física.

En el movimiento de rotación alrededor de sí mismo, Perseus lleva una velocidad angular W y por tanto otra velocidad lineal enorme, v. Al cesar repentinamente este movimiento, debido a la ley de la inercia de Newton, el astronauta saldrá despedido en línea recta, con MRU y con la velocidad lineal anterior constante.

El planeta Perseus posee una luna llamada Esquilo situada a 410.000 km de distancia desde la superficie del planeta (hasta el centro de la luna) que emplea 34 días en darle una vuelta completa a Perseus.

5. Halla la frecuencia y el periodo del movimiento de la luna Esquilo alrededor de Perseus.

Periodo           T = 34 d = 34.24.60.60 = 2.937.600 s

Frecuencia     f = 1/T = 1/2937600 = 3,4.10(-7) s(-1) o Hz

6. Halla la velocidad lineal de la luna Esquilo alrededor de Perseus en km/h.

Velocidad lineal     v = 2(pi)r / T = 2(pi)r.f =

2.3,14.(410000+7700).10(3).3,4.10(-7) = 893 m/s = 3215 km/h

7. ¿Qué aceleración centrípeta lleva Esquilo?

ac = v2/r = 893(2) / (410000+7700).10(3) = 1,9.10(-3) m/s2

8. Y ahora una pregunta para imaginar: ¿Pesa la Tierra?

 Por supuesto que pesa… pero es necesario decir respecto a quién, respecto a qué sistema de referencia. Por ejemplo, podemos decir que la Tierra pesa respecto al Sol, porque es atraida por él.

1. En una base experimental situada en cierto planeta de Masa = 5,44.10²⁵ kg y Radio de 7100 km, colgamos un objeto de 40 kg de masa del techo de una habitación con ayuda de una cuerda. ¿Cuánto pesa ese objeto?

Primero debemos hallar la “g” del planeta:    g= G M/r2      y después aplicar la expresión del peso P = m.g     dando el resultado en N

2. ¿A qué altura desde la superficie terrestre una masa de 300 kg pesaría la quinta parte de lo que pesa en la superficie terrestre? Radio de la Tierra R_T = 6370 km

No podemos utilizar la masa de la Tierra, sólo el dato de su radio. Podemos expresar la gravedad en la superficie de la Tierra y la gravedad a una cierta altura h, de la siguiente forma:

g(superficie) = G M / R2             g(altura h) = G M / (R+h) 2    y sabemos que

g(altura h) = g(superfice) / 5    ,  sustituyendo en esta última expresión se eliminan las M de la tierra y la G… por lo tanto podemos sustituir el radio de la Tierra y despejar la altura h

3. ¿A qué altura desde la superficie terrestre habría que situar un satélite de comunicaciones para que emplease 12 horas en dar un giro completo a la Tierra? Radio de la Tierra R_T = 6370 km. Masa de la Tierra M_T = 5,97.10²⁴ kg. Distancia Tierra-Luna =370.000 km.

En un satélite en órbita se debe cumplir que la Fuerza centrípeta debe estar equilibrada con la Fuerza de atracción gravitatoria. Es decir    Fc = Fg, o sea

m.v2 / r = G M m / r2,    eliminando la m y una r, nos queda: v2 = G M / r,

v = raíz cuadrada de G M / r    y además       v = 2(pi)r / T       igualando:

raíz cuadrada de GM / r = 2(pi)r / T       de donde podemos hallar r

como r = R + h    podemos averiguar fácilmente h

4. Un satélite artificial de 490 kg de masa está situado a 520 km de la superficie terrestre. Calcula

• a) el tiempo que emplea en dar un giro completo
• b) ¿Cuánto pesará ese satélite en su órbita?

Radio de la Tierra R_T = 6370 km. Distancia Tierra-Luna =370.000 km.

Se hace similar al anterior, pero ahora conocemos r = R + h y buscamos el T

Para la segunda parte debemos hallar primero la gravedad en esa órbita.

Química 2º Bac.: Examen de Enlace y Moléculas

 1. ¿Por qué sí existen los cloruros del fósforo PCl₃ y PCl₅ , y sin embargo, en el caso del nitrógeno sólo existe el NCl₃ y no existe el NCl₅, siendo que el N y el P tienen propiedades similares y pertenecen al mismo grupo? Datos: N(Z=7), P(Z=15), Cl(Z=17)

La razón se basa en la diferencia de la configuración electrónica del P y del N. La última capa del P (Z=15) es 3s2 3p3 y la última capa del N(Z=7) es 2s2 2p3. La máxima valencia del N es tres, ya que tiene 3 electrones desapareados, no existiendo posibilidad de excitar los electrones 2s2 ya que en esta capa no existen orbitales 2d. Luego el N sólo puede formar el NCl3 y no puede el NCl5. Por el contrario, en el P se pueden desaparear o excitar los electrones 3s2 pasándolos a los orbitales 3d y tener así 5 electrones desapareados, luego sí que se puede formar el PCl5, además del PCl3. 

2. ¿Por qué en condiciones normales el flúor y el cloro son gases, el bromo es líquido y el yodo es sólido, siendo todos ellos halógenos?

Los halógenos F2, Cl2, Br2 y I2 son compuestos covalentes. Y entre ellos pueden darse fuerzas intermoleculares como las de Van der Waals, que son mayores cuanto mayor es la Mr. Como la Mr del I2 es mayor que la del Br2, ésta mayor que la del Cl2 y ésta mayor que la del F2; el I2 tiene mayores fuerzas de Van der Waals que el Br2, éste más que el Cl2 y éste más que el F2. Dado que a mayores Fuerzas de Van der Waals aumenta el estado de agregación, éstas provocan que el I2 sea sólido, el Br2 líquido y los otros gases.

 3. ¿Cómo se justifica que el carbono (diamante) no conduzca la corriente eléctrica y el carbono (grafito) sí?

Tanto el carbono-diamante como el carbono-grafito son sólidos atómicos covalentes, macromoleculares. En el carbono-diamante hay una gran red tridimensional de tetraedros, en los que los C utilizan sus 4 electrones desapareados para enlazarse con otros C tetraédricos similares, no quedando electrones libres. Sin embargo en el Carbono-grafito, los carbonos no son tetraédricos, sino triangulares planos, utilizando cada carbono tres de sus 4 electrones, quedando uno libre. Así, el Carbono-diamante es una gran red tridimensional de teatredros y el Carbono-grafito está formado por capas planas de triángulos. Debido a esto, por quedar electrones libres en el Carbono-grafito, éste puede conducir la corriente eléctrica. 

 4. Las temperaturas de ebullición del etano, etanol y ácido etanoico son -88,5 °C; 78,4 °C y 118 °C, respectivamente, ¿por qué existen tan grandes diferencias entre ellas?

Las tres sustancias son covalentes, el etano es un gas y el etanol y el ácido etanoico son líquidos. Las temperaturas de ebullición del etanol y del ácido etanoico deberían ser muy inferiores.  Su valor, anormalmente alto, se debe a que tienen entre las moléculas fuerzas intermoleculares por puente de H. El etano no tiene posibilidad de formar puentes de H, al no tener polaridad; por ello es un gas y su temperatura de ebullición es tan baja. Por el contrario, en el etanol y en el ácido etanoico, hay O, de gran EN que produce polaridad.  Además es mucho más polar el ácido etanoico que tiene el grupo COOH. Esto se puede ver bien haciendo las estructuras de Lewis…

 5. ¿Cómo se justifica que el SiC tenga un punto de fusión superior a los 2700 °C y el yodo sólo 113,4 °C, siendo ambos sustancias covalentes?

Tanto el SiC como el I2 son sustancias covalentes, pero de distinto tipo. El SiC es un sólido atómico de red tridimensional con una gran cantidad de enlaces entre los átomos  lo que provoca una extrordinaria dureza y el I2 es un sólido molecular con débiles fuerzas de Van der Waals entre las moléculas de I2. La fusión supone romper las fuerzas que enlazan a los átomos o moléculas del sólido. Por ello hay que dar mucha más energía para fundir los cristales de SiC y por ello su temperatura de fusión es mucho mayor.

6. ¿Por qué el etano (M_r = 30) es prácticamente insoluble en agua y en cambio la metilamina CH₃NH₂, de M_r muy similar (31) es muy soluble en agua?

Tanto el etano como la metilamina son compuestos covalentes. En el etano, CH3-CH3, haciendo la estructura de Lewis se ve que es apolar, por tanto no se puede disolver en un disolvente polar como el agua. La metilamina, CH3-NH2, tiene un N, muy electronegativo que produce polaridad y provoca que entre las moléculas existan fuerzas por puente de H. Siendo polar, es evidente que sí se puede disolver en el agua.

 7. ¿Cuál de las siguientes sustancias en estado sólido se disuelve mejor en agua: BrO₂, KO₂, IO₂, LiO₂?

Vemos que hay dos sustancias iónicas (KO2 y LiO2)  y dos sustancias covalentes (BrO2 y IO2). Evidentemente se disolverán mejor en agua las sustancias iónicas por ser auténticos “polos” (iones + y -). Y entre ellas deberemos compararlas mediante la Energía Reticular. Siendo el producto de las cargas en ambos casos igual (2.1 =2), deberemos comparar los radios de los iones. Como en ambos está el ion O=, la diferencia se deberá al otro ion. El radio del ion K+ es mayor que el Li+, debido a que tiene una capa más. Por tanto, al estar la suma de los radios en el denominador de la expresión de la Energía Reticular, ésta es mayor en el LiO2 que en el KO2. Como, a mayor ER, debemos aportar más energía para su disolución, teniendo el KO2 menor ER… se disolverá mejor el KO2.

 8. ¿Cuál o cuáles de las siguientes sustancias son solubles en agua: NH₄Br, XeF₂, SnCl₂, PF₃  ?

Serán solubles en agua aquellas que sean polares. Se hace la estructura de Lewis. Se deduce su geometría… resultando:

NH4BR es una sustancia iónica, muy polar, sí se disuelve en agua.

XeF2: lineal, es apolar, no se disuelve en agua.

SnCl2: angular, polar, sí se disuelve en agua.

PF3: pirámide trigonal, polar, sí se disuelve en agua.

9. Tema a desarrollar  E L   A G U A

Hay que describir sus propiedades físicas y químicas, su importancia, su abundancia, su estructura de Lewis, su geometría, sus ángulos de enlace, sus fuerzas intermoleculares por puente de hidrógeno, su comparación con moléculas similares, su excepcionalidad, sus propiedades termoquímicas, y muchas cosas más.

Física 2º Bac.: Examen de Interacción Electromagnética.

1. En los puntos (1,0) y (0,1) de un sistema de coordenadas en metros, existen dos cargas fijas de +1/9 mC y -1/3 mC, respectivamente. Calcula el trabajo necesario para trasladar una carga de +3 mC desde el origen de coordenadas al punto (1,1).

Primero hay que hacer un esquema con los ejes, muy claro.

Se debe calcular el W por el producto de la carga que se traslada por la diferencia de potencial entre los dos puntos. Se debe calcular previamente, pues, el potencial que existe en el punto (0,0) y el potencial que existe en el punto (1,1).

Para calcular el potencial en el punto (0,0) se deben tener en cuenta las dos cargas situadas en los puntos (1,0) y (0,1); es decir q1 crea un potencial en el punto (0,0) y q2 crea otro potencial en el mismo punto. El potencial total en el punto (0,0) es la suma de ambos: V(0,0) = – 2000 V.

De la misma manera hay que calcular el potencial creado por las dos cargas en el punto (1,1). El potencial total será la suma de los potenciales creados por cada carga en el punto (1,1): V(1,1) = – 2000 V.

El trabajo será: W = 3.10(elev a -6) (-2000 – (-2000)) = 0 J

2. a) ¿Cuál es la condición para que una partícula cargada, que se mueve en línea recta, siga en su trayectoria rectilínea cuando se somete simultáneamente a un campo eléctrico y a otro magnético, perpendiculares entre sí y perpendiculares a la velocidad de carga?

b) Dibuje las trayectorias de la partícula cargada del apartado a) si sólo existiera el campo eléctrico o si sólo existiera el campo magnético, y explique en cada caso, si varía la velocidad. (PAU Andalucía)

a) Para que la partícula siga con su movimiento sin desviarse, la fuerza neta sobre ella debe ser nula. O sea las distintas fuerzas que actúen sobre ella deben anularse entre sí, Los módulos de la F magnética y de la F  eléctrica deben ser iguales. Teniendo en cuenta que sen 90 = 1, debe cumplirse que Fm = Fe, o sea: q.E = q.v.B, o sea. E = v.B. Además debe cumplirse, también, que el sentido del vector campo eléctrico E debe ser contrario al sentido del producto vectorial de v x B.

b) Si se elimina el vector B, la fuerza que se realiza sobre la carga es constante, no quiere decir que no haya fuerza, siendo el vector v y el vector Fuerza eléctrica perpendiculares, la trayectoria que sigue la partícula es parabólica, con una aceleración.

Si se elimina el vector E, la partícula se moverá con movimiento circular uniforme de v constante porque la Fuerza magnética siempre es perpendicular a la trayectoria, comportándose como una fuerza centrípeta.

3. Un protón, inicialmente en reposo, es acelerado a través de una diferencia de potencial de 8.10⁶ V, penetrando luego en dirección perpendicular en un campo magnético uniforme de 0,4 T. Calcular el tiempo que invierte el protón en recorrer una órbita completa. (PAU)

Igualando el W eléctrico con la Energía cinética, podemos obtener la v: W = Ec,    q.V = 1/2 m v(2), de donde v = raíz cuadrada de 2.q.V / m

Por otra parte el módulo de la Fuerza magnética debe ser igual que el módulo de la Fuerza centrípeta: Fm = Fc, o sea: m.v(2) / r = q.v.B,       r = m.v / q.B

Y por otra parte, la v, movimiento circular uniforme será: v = s / t, de donde t = s / v.

Luego: t = s/v = 2 pi r / v, sustituyendo v y sustituyendo r……. , nos da: t = 1,64.10 (elev a -7) s

4. Una espira cuadrada, de 30 cm de lado, se mueve con una velocidad constante de 10 m s^-1 y penetra en un campo magnético de 0,05 T perpendicular al plano de la espira.

a) Explique, razonadamente, qué ocurre en la espira desde que comienza a entrar en la región del campo hasta que toda ella está en el interior del campo. ¿Qué ocurriría si la espira, una vez en el interior del campo, saliera del mismo?

b) Calcule la fuerza electromotriz inducida en la espira mientras está entrando en el campo.

(PAU Andalucía)

a) Al entrar la espira en la región del campo magnético empieza a ser atravesada por el campo magnético vector B y cambia el flujo magnético, aumentando, y se induce una corriente eléctrica cuya f.e.m. se opone al aumento de flujo (se debe dibujar en la espira).

Si sale del campo magnético se produce el proceso contrario. También hay un cambio de flujo, pero disminuyendo, induciéndose una corriente cuya f.e.m. es de sentido contrario a la anterior (se debe dibujar)

b) La f.e.m. E = – (variación de flujo) / tiempo transcurrido. El flujo inicial (1) es cero. El flujo final (2) se produce debido a los cambios, debido a la velocidad de la espira.

Flujo(2) = B.S.sen90 = B.S = B.L.x, siendo x el recorrido de la espira, = B.L.v.t, siendo el recorrido x = v.t. En definitiva tenemos:

Flujo(2) = B.L.v.t

Como E = – (variación de flujo) / t = – (BLvt – 0) / t = – BLvt/t = -BLv = – 0,15 V

FyQ 1º Bac: Examen de Átomo y Sistema Periódico

No es suficiente con “acertar” la respuesta. No se deben cometer errores ni imprecisiones y la justificación debe ser clara, sin dudas y con base científica.

1. Discute la afirmación de que el modelo de BOHR para el átomo de hidrógeno viola el principio de incertidumbre de Heisemberg. ¿Qué novedad fundamental introduce en el estudio del átomo?

Se debe dejar claro en sentido de las ÓRBITAS de Bohr, como trayectoria definida, en la que es posible calcular por dónde va el electrón (su posición), su velocidad y su energía. Esto es contrario a lo afirmado por Heisemberg, que demuestra que en el mundo cuántico no es posible detectar con precisión y simultáneamente la posición y la velocidad de un electrón. La novedad que aporta se deduce de esta imprecisión natural, a partir de este momento no podemos hablar en términos absolutos de posición, de velocidad, de órbitas, sino que hemos de introducir el término de probabilidad, lo que supone un cierto indeterminismo, plasmado en los conceptos posteriores, como el de la función de ondas y el orbital. 

2. ¿Tiene sentido hablar del orbital 2s del átomo de hidrógeno (Z=1)? Explícalo adecuadamente.  ¿Están degenerados los orbitales 2s y 2p del Boro (Z=5) ? ¿Y los orbitales 2s y 2p del H (Z=1)? ¿Por qué?

En principio, si el H sólo tiene 1 e, en su estado fundamental estará en el orbital 1s1. Parece que no tiene sentido hablar de otros orbitales en otras capas o niveles como el 2s, pero el orbital es en realidad una función matemática, no tiene un sentido físico real. No existe en principio, pero cuando el único electrón del H se excita sí tiene sentido hablar de 2s u otros orbitales….

Se llaman orbitales degenerados aquellos que tienen la misma energía. En los átomos polielectrónicos la energía depende de la suma n+l. Por eso, los orbitales 2s y 2p del B, al tener distinta suma de n+l, 2s (2+0=2) y 2p (2+1=3), tienen distinta energía, luego no son degenerados. Por el contrario, en el átomo de H y lo hidrogeonides (con 1 e, He+, Li2+,…) la energía sólo depende de n. Luego en el H, los orbitales 2s y 2p, del mismo n=2, tienen la misma energía y están degenerados.

3. ¿El ion Ti²⁺ es paramagnético o diamagnético? Justifica cuál es el estado de oxidación o la valencia más probable del Cu. Ti (Z=22), Cu (Z=29)

La configuración electrónica del Ti(Z=22), última capa, es 4s2 3d2. El Ti2+ (el Ti pierde los 4s2) queda como 3d2, desapareados; luego es paramagnético.

La última capa del Cu(Z=22) es 4s2 3d9, que se estabiliza dando 4s1 3d10. Se ve que puede perder fácilmente el electrón 4s1, luego su número de oxidación o valencia más probable es 1+.

4. ¿Quién tiene el menor carácter metálico y por qué, el P (Z=15) o el S (Z=16)?

El carácter metálico se puede relacionar con la Energía de Ionización. Cuanto mayor EI necesite un elemento, más difícil es quitarle un electrón. Por el contrario a menor EI, se le puede quitar más fácilmente el electrón y su carácter metálico es mayor, porque puede formar más fácilmente iones positivos o cationes.

La última capa del P(Z=15) es 3s2 3p3, vemos que el orbital p está semilleno, con cierta estabilidad. La última capa del N(Z=16) es 3s2 3p4, vemos que el orbital p no tiene estabilidad añadida. Aunque por la posición en el S.P., por el número de protones del núcleo Z y teniendo el mismo número de capas, el S debería tener mayor EI que el P. por la estabilidad de los orbitales 3p3 del P, éste tiene mayor EI y por tanto menor carácter metálico.

5. Dadas las especies He⁺ y Li²⁺ ¿Cuál posee y por qué, mayor energía de ionización?  He (Z=2), Li (Z=3)

Ambos tienen un electrón en la última capa 1s1 y el mismo número de capas; podría parecer que su volumen y por tanto su EI, deberían ser iguales. Pero como el He+ (Z=2) tiene dos protones en el núcleo que atraen al único electrón, y el Li2+ (Z=3) tiene tres protones que atraen al único electrón…, el volumen del Li2+ es menor, hay más atracción y por tanto mayor EI.

6. ¿Qué es la afinidad electrónica? Nombra un elemento cuya afinidad electrónica sea negativa o muy próxima a cero. ¿Qué significa esto?. Explica bien el por qué de tu elección.

La Afinidad Electrónica es la energía que desprende un átomo o ion en estado gaseoso y en reposo cuando coge un electrón. Su valor es positivo, a pesar de ser una energía desprendida.

Cualquier átomo que no tenga tendencia a coger electrones, o sea de EN baja, como los metales, los de orbitales llenos o semillenos, incluso los gases nobles, no “querrán” electrones y por tanto tendrán Afinidades Electrónicas próximas a 0 o incluso negativas.

7. Bohr logra deducir la expresión de las energías permitidas para el electrón del átomo de H que es la siguiente:  E = – k / n² donde la constante k vale 2,18.10^-18 J. Calcula la energía necesaria para ionizar al átomo de H, sabiendo que la ionización supone arrancar el electrón del átomo de H desde su estado fundamental y llevarlo hasta el infinito. 

La Energía de Ionización es la energía necesaria para arrancar un electrón de un átomo o ion. En el caso del H, el único electrón en estado fundamental está en 1s1, en el nivel n=1. Ionizarlo, arrancarle el electrón supone llevarlo hasta el infinito, o sea n= infinito. La diferencia de energía entre estos dos estados será la que le tendremos que dar.

E (n=1 ) = -k/n(2) = – k/1 = – 2,18.10(-18) J

E (n=infinito) = – k/n(2) = – k/infinito = 0 J

EI = E(n=infinito) – E(n=1) = 0 – (-2,18.10(-18)) = + 2,18.10(-18) J (por supuesto que es positiva, dada por nosotros)

8. La capa de ozono absorbe radiaciones ultravioletas que llegan desde el espacio y que pueden producir alteraciones genéticas. Utilizando los datos de la figura, calcula la energía mínima que lleva asociada un fotón de esta radiación. Datos: c = 3.10⁸ m/s, h = 6,63.10^-34 J.s, en la gráfica la longitud de onda está expresada en nm, o sea 10^-9 m.

Hay que fijarse en la gráfica que hay. Vemos que la frontera de la radiación UV con la siguiente más energética está en la longitud de onda de 380 nm = 380.10(-9) m

E = h.f = h.c /l = 6,63.10(-34).3.10(8)/ 380.10(-9)= 5,23.10(-19) J

LAS NOTAS HAN SIDO LAS SIGUIENTES:

De 20 alumnos, 7 aptos y 13 suspensos. Las notas oscilan entre 1,1 y 9.