Solucionari de la Tramesa de problemes_Q2_B2_5

Solucionari de la tramesa de problemes Q2_2_5

Activitats

1. (4 punts). L'espectrometria de masses és una tècnica que permet detectar la cocaïna (C₁₇H₂₁NO₄) i l'amfetamina (C₉H₁₃N) al cabell d'una persona fins al cap de noranta dies d'haver-les consumides. 

L'espectre de masses de la figura següent s'ha obtingut a partir del cabell d'una persona de la qual es sospita que ha pres una de les dues substàncies estupefaents, cocaïna o amfetamina.

a) (1 punt) Quina magnitud s'ha representat en l'eix horitzontal del gràfic? 

En l'eix horitzontal s'hi ha representat la relació massa/càrrega (m/z) dels fragments de la molècula.

El pes molecular de la cocaïna és de 303 g/mol

El pes molecular de l'amfetamina és de 135 g/mol

L'últim pic correspon al fragment més gran i és el pic molecular que es forma quan la molècula perd 1 electró: M⁺ = 303. Aquest valor correspon al pes molecular de la cocaïna, per tant la persona ha pres cocaïna.

b) (1 punt) A partir de la informació del gràfic, quina de les dues substàncies ha pres aquesta persona, cocaïna o amfetamina? Justifiqueu la vostra resposta.

La persona ha pres cocaïna.

c) (1 punt) A 250º de temperatura i a 1 atm de pressió, la cocaïna es troba en estat gasós. Calculeu el volum molar de la cocaïna en aquestes condicions de temperatura i pressió, suposant que es tracta d'un gas ideal. 

d) (1 punt) Quines diferències hi ha entre un gas real i un gas ideal?

Les molècules d'un gas real tenen un volum finit, mentre que en un gas ideal suposem que les molècules tenen un volum nul.

En un gas real hi ha interacció entre les molècules (per exemple forces intermoleculars). En un gas ideal, es consideren nul·les les forces d'interacció entre les molècules.

Dades: Masses atòmiques relatives: C= 12; H = 1; N = 14; O =16. Constant universal dels gasos ideals: R = 0,082 atm· L ·mol^–1·  K^–1 

Sol: c) Vmolar = 42,9 L/mol

2. (3 punts)   A partir de les  configuracions electròniques  dels elements neutres següents:

            A: 1s² 2s² 2p³                                     B: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³

            C: 1s² 2s² 2p⁶ 3s²                                D: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

a) (0,5 punts) Assenyaleu els electrons de valència de cadascun d’aquests elements.

A) 2s² 2p³ (5)

B) 3s² 3p³ (5)

C) 3s² (2)

D) 3s² 3p⁵ (7)

b) (0,5 punts)  Justifiqueu, a partir de les configuracions, a quins grups i períodes pertanyen els elements.

c) (1 punt)  Classifiqueu-los en metalls i no metalls. Justifiqueu la vostra classificació en base a la configuració electrònica.

Metalls = C

No metalls = A, B, D

d) (0,5 punts)  Indiqueu quin d’aquests elements és el més electropositiu. Justifiqueu la vostra resposta a partir de la configuració electrònica.

Més electropositiu = C, perquè és el més metàl·lic (té els electrons de valència situats en orbitals s2 (té tendència a donar els dos electrons de valència per assolir la configuració del gas noble anterior).

e) (0,5 punts)  Indiqueu quin d’aquests elements és el més electronegatiu. Justifiqueu la vostra resposta a partir de la configuració electrònica.

3.  (3 punts) En un estudi científic s'empra l'espectroscòpia d'infraroig (IR) per a identificar un compost pur. L'espectre obtingut del compost ens mostra la Transmitància en funció del Nombre d'ona:

a) (0,5 punts) Què li passa a una molècula quan absorbeix radiació infraroja? 

Quan una molècula absorbeix radiació IR experimenta canvis en la vibració dels seus enllaços. L'energia d'aquest tipus de radiació és capaç de provocar un salt des del nivell fonamental d'energia vibracional a un nivell excitat.

b) (0,25 punts)   Formuleu el 2-propanol.

CH₃-CHOH-CH₃

c) (0,25 punts)    Formuleu  l'àcid propanoic.

CH₃-CH₂-COOH

d) (0,5 punts) A quin nombre d'ona té lloc l'absorció de la radiació d'IR d'un grup -OH, corresponent a un alcohol?

L'absorció de la radiació IR de l'enllaç O-H  en un alcohol és a 3200-3260 cm^-1  

e) (0,5 punts) A quin nombre d'ona té lloc l'absorció de la radiació d'IR d'un grup -OH, corresponent a grup carboxílic?

L'absorció de la radiació IR de l'enllaç O-H  en un àcid carboxílic és a 2500-2700 cm^-1  

f) (1 punt) A partir de les vostres respostes i de l'espectre d'absorció d'IR, justifiqueu si el compost de la imatge és el 2-propanol o és l'àcid propanoic.

Justifiqueu la vostra resposta a partir dels valors d'interval de nombre d'ona de la taula inferior.

En els dos compostos hi ha un enllaç O-H. Cal tenir en compte però que l'absorció de la radiació IR de l'enllaç O-H és diferent en un alcohol (pic a 3200-3260 cm^-1 ) que en un àcid carboxílic (pic a 2500-2700 cm^-1).

A més, un àcid carboxílic ha de mostrar l'absorció de la radiació IR de l'enllaç C=O (pic a 1690-1760 cm^-1), que no s'ha de veure en un alcohol ja que no té aquest tipus d'enllaç.

De l'espectre IR de la figura es dedueix que es tracta d'un alcohol, ja que observem el pic de l'enllaç O-H (pic ample entre 3200-3260) i no observem el pic del grup C=O entre 1690-1760 cm^-1 

El compost és, per tant, el 2-propanol.