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Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán
Depto. Ciencias Químicas, Secc. de Química Inorgánica
2da Serie para Química del estado sólido (Quím.)
Sem. 2015-II
Propiedades eléctricas de sólidos
1. Explicar la dependencia de la conductividad eléctrica de un semiconductor con (a) la temperatura, (b) su
transparencia a la radiación electromagnética y (c) con el tamaño del átomo que lo compone.
2. ¿Qué es polarización y polarizabilidad de un sólido? ¿qué es frecuencia dieléctrica?
3. Defina que es un sólido aislante y en qué se diferencia de un sólido dieléctrico
4. El Ag2HgI4 es un buen conductor eléctrico superior a los 50°C. especule sobre las razones por las cuales Ag+
es la especie móvil, en vez de Hg2+.
5. Estimar la conductividad eléctrica a 125°C de silicio que ha sido dopado con 1023 m-3 átomos de aluminio.
6. Estimar el numero de electrones intrínseco n y agujeros (holes) p y el producto np para un cristal de silicio a
300K tomando la masa efectiva de los electrones y de los agujeros iguales a la masa del electrón, me, Eg es
1.12 eV.
7. (a) calcular el número de electrones libres por metro cubico para Au, asumiendo que hay 1.5 electrones
libres por átomo de oro. La conductividad eléctrica y densidad del Oro son 4.3 x 10 7 ( m)-1 y 19.32
g/cm3.(b) calcular ahora la movilidad electrónica para Au.
Propiedades magnéticas de sólidos
8. ¿Qué son los defectos magnéticos? ¿Qué se conoce como espintrónica?
9. Por encima de la temperatura de Curie, los sólidos ferromagnéticos ¿cómo se comportan?
10.Determinar los valores del estado basal de S, L, J y
eff
para los iones (a) Mn3+, (b) Nd3+ y (c) Co2+
11.¿A qué se debe las propiedades magnéticas de los electrones en los átomos?
12.¿Cuál es la causa del notable comportamiento ferromagnético del Fe, Co y Ni?
13.La especie [Fe(CN)6] 4-, conteniendo Fe(II), da lugar a sólidos diamagnéticos mientras que la especie
[Fe(NH3)6] 2+, también conteniendo Fe(II), tiene un fuerte momento magnético y da lugar a un sólido
paramagnético. (a) ¿Cuál es la probable configuración electrónica de los iones Fe2+ en estas dos especies? y
(b) calcular el momento magnético esperado de Fe2+ en [Fe(NH3)6] 2+.
14.Estimar: (a) la magnetización de saturación y (b) la inductancia magnética para la ferrita cubica CoFe2O4 con
estructura de espinela inversa y parámetro de red de 0.8443 nm y contiene 8 unidades formula. Asumir que
el momento angular orbital es inactivo.
15.El desdoblamiento de campo cristalino del ion diamagnético [Fe(CN)6] 4- es 6.54 x 10-19 J. (a) ¿Qué longitud
de onda podría producir paramagnetismo foto-inducido en esta especie química. (b) ¿cuál es la población
relativa de los dos niveles energéticos, t2g y eg, a 300 K?. (c)¿Cuál sería el momento magnético esperado
para la nueva especie foto-generada?
Aspectos ópticos de sólidos
16.Explicar por qué las fibras ópticas actúan como guías de onda.
17.El azul de Egipto, CaCuSi4O10, es azul pálido y la espinela CuAl2O4 es de un color azul verdoso intenso.
Mencionar y explicar la causas que dan origen a esta diferencia.
18.El teluro de zinc tiene una banda prohibida (gap) de energía de 2.8 eV. ¿sobre qué rango de longitud de
onda de la luz visible es transparente?
19.Enumerar las diferencias entre radiación incoherente y coherente.
20.¿Por qué los metales son transparentes a los rayos x de alta frecuencia y a los rayos ?
21.El vidrio ordinario de las botellas parece casi incoloro pero es verde cuando se mira a través de sus paredes
de manera que tenga un mayor recorrido a través del vidrio. El color está asociado con la presencia de
Fe(III) en los silicatos base. Describir las transiciones electrónicas existentes.
22.El arseniuro de galio tiene una brecha prohibida de energía (gap) de 1.35 eV y arseniuro de aluminio tiene
un gap de 2.16 eV. (a) ¿cuál es la longitud de onda y color de los fotones emitidos por estos sólidos? En
orden de hacer un LED naranja con una emisión a una longitud de onda de 600 nm, es propuesto hacer una
solución solida GaxAl1-xAs. (b) tomando la variación en la banda gap con respecto a la composición como
lineal, ¿Qué valor de x es requerido?
Química de superficies sólidas
23.Distingue entre las siguientes isotermas de adsorción; Langmuir, BET, Temkin, y Freundlich.
24.Los datos dados a continuación son para la absorción de CO sobre carbón a 273 K. confirmar que ellos se
ajustan a una isoterma de Langmuir, y encuentre la constante K y el volumen correspondiente para
completar la capa. En cada caso el V ha sido corregido a 1.0 atm. (101.325 KPa)
p/kPa
13.3
26.7
40.0
53.3
66.7
80.0
93.3
3
V/cm
10.2
18.6
25.5
31.5
36.9
41.6
46.1
25.Describe los hechos esenciales de los mecanismos de reacción catalizados en la superficie (catálisis
heterogénea) de Langmuir–Hinshelwood, Eley–Rideal, y de Mars van Krevelen.
26.Discute las propiedades físicas y químicas únicas de las zeolitas que las hacen de uso común en catálisis
heterogénea.
27.Un sólido en contacto con un gas a 12 KPa y 25 °C adsorbe 2.5 mg de un gas y obedece una isoterma de
Langmuir. El cambio entálpico cuando 1.00 mmol del gas es desorbido es +10.2 J. Cuál es la presión de
equilibrio para la adsorción de 2.5 mg de el gas a 40°C.
Fecha de entrega; 06/05/2015