ESTRUCTURA ATÓMICA

1. W2. W3. W

4. Definir e ilustrar clara y concisamente los siguientes términos:

a) Número atómicob) Número de masac) Carga nucleard) Orbital atómicoe) Número cuántico

5. Identifíquese de qué se trata, en los enunciados siguientes:

a) El conjunto de orbitales que poseen el mismo valor de n y l.b) Es imposible determinar con exactitud el momentun y la posición de un electrón de manera

simultánea (o de cualquier otra partícula de tamaño muy pequeño).c) Parte común de un cuerpo simple y de todos los compuestos que pueden formar y está

constituido por diferentes núclidos isotópicos.d) Carga que lleva un ion

e) Especie atómica que indica a todos los átomos que tienen un número atómico Z idéntico

y el número de masa A idéntico.

6. Experimentalmente con tubos de rayos catódicos ¿cómo se demuestra que los electrones son partículas materiales? Explique

7. ¿En qué manera difieren los rayos X de los rayos catódicos?

8. Describa el modelo atómico de Thomson. ¿Cómo podría explicar la producción de rayos catódicos?

9. Resuma las pruebas en que Joseph John Thomson basó su argumento de que los rayos catódicos consistía en partículas con carga negativa.

10. J. J. Thomson fue capaz de determinar la relación carga/masa del electrón pero no su masa. ¿Cómo el experimento de Millikan permitió la determinación de la masa del electrón?

11. Stoney calculó la magnitud de la carga electrónica a partir de las siguientes hipótesis: durante la electrólisis, un ion monovalente de plata adquiere un electrón en el cátodo, convirtiéndose en un átomo de plata. Por tanto, para liberar N átomos o un átomo-gramo de plata se necesitan N electrones. Si e es la carga asociada con un electrón, entonces la cantidad de electricidad requerida para liberar 108 gramos es Ne. Pero esta cantidad de electricidad es fácilmente mensurable, 9.7 x 104 C. Calcule "la unidad natural de electricidad" a partir de esta información. [1.6 x 10−19 C]

12. Realice una cronología de los hechos sobresalientes en relación al electrón.

13. a) ¿Cómo se sabe que los rayos canales tienen carga de signo opuesto a los rayos catódicos? ¿Qué son los rayos canales? b) ¿por qué los rayos catódicos de todas las muestras de gases son iguales, mientras que los rayos canales no?

14. Las siguientes cargas de las gotas individuales de aceite fueron obtenidas durante un experimento similar al de Millikan. Determine la carga del electrón (en C, Coulomb) y explique su respuesta: −3.204 x 10−19 C; −4.006 x 10−19 C; −8.010 x 10−19 C; −1.442 x 10−19 C:

15. Millikan determinó la carga eléctrica del electrón estudiando las cargas estáticas en gotitas de aceite que caen en un campo eléctrico. Un estudiante realizó el experimento empleando varias gotas de aceite para sus mediciones y calculó la carga de las gotas. Sus resultados fueron:

Gotita Carga calculada [C] A 1.60 x 10−19 B 3.15 x 10−19

1

C 4.81 x 10−19 D 6.31 x 10−19

a. ¿Qué importancia tiene el hecho de que las gotas adquieran diferentes números de cargas? b. ¿Qué conclusión el estudiante obtener de estos datos en lo que se refiere a la carga del electrón? c. ¿Qué valor tiene la carga electrónica así calculada?

16. Suponga que se descubrió una nueva partícula con carga positiva que se llama "wizatrón" y se desea determinar su carga. a) ¿Qué modificaciones deben efectuarse en el aparato de la gotita de aceite de Millikan para llevar a cabo el experimento correspondiente con los wizatrones? b) En estos experimentos se observan las siguientes cargas en cinco gotitas distintas:

6.20 x 10-20 C 2.17 x 10-19 C l.55 x 10-19 C

3.10 x 10-20 C 1.24 x l0-19 C

¿Cuál es la carga del wizatrón? [3.10 x 10-20 C]

17. Millikan en un aparato como el de la figura 2.3, midió la velocidad de elevación de una gota de aceite, positivamente cargada, en un campo eléctrico. Con un campo eléctrico desconectado, se midió la velocidad de caída bajo la acción de la gravedad. Estos resultados permiten calcular la carga de la gota, siendo los siguientes algunos de los resultados típicos:

GOTA DE ACEITE No. de gota CARGA MEDIDA DE LA GOTA [C] x 10−19

1

2

3

4

5

16.0

1.6

9.55

1.59

19.2

a. Cuál es la carga electrónica. b) Cuál es la carga de la gota de aceite en unidades de carga electrostática.

18. En un aparato como el que utilizó Millikan, se mide la velocidad de elevación de una gota de aceite, positivamente cargada, en un campo eléctrico. Con el campo eléctrico desconectado, se mide la velocidad de caída bajo la acción de la gravedad. Estos datos permiten calcular la carga de la gota. Los siguientes son algunos de los resultados típicos:

Gota de aceite No. 1 2 3 4 5

Carga medida de la gota [C]

16.0 x 10−19 1.60 x l0−19 9.55 x 10−19 1.59 x l0−19 19.2 x 10−19

a) ¿Cuál es la carga electrónicab) La carga de cada gota en unidades de carga electrostática?c) ¿Es esta carga elemental calculada independiente de las suposiciones hechas con respecto a

la naturaleza de la electricidad?d) ¿A qué método de cálculo de pesos atómicos es análogo este método de determinación de

carga electrónica?e) ¿Qué carga de gota tendría que medirse para que hubiera que cambiar el valor de la carga

electrónica?

[a) 1.60 x l0−19 C; b) 10, 1, 6, 1, 12]

19. En el experimento de la gota de aceite, ¿cómo sabía Millikan que ninguna de las gotitas de aceite que él observaba tenían deficiencia de electrones en lugar de exceso?

20. Señalar un método experimental para:

a) Determinar el signo de la carga eléctrica de un peine de plástico que haya sido frotado contra pelo seco-

b) Determinar el valor y el signo de la carga de un electrónc) Obtener un chorro de electrones de velocidad conocida.

21. Explique el siguiente enunciado: El átomo de Thomson es una esfera de masa y densidad de carga

2

prácticamente constante, mientras que la masa y densidad de carga del átomo de Bohr son altamente variables.

22. Cuando los colaboradores de Rutherford bombardearon la placa de oro con partículas α, obtuvieron resultados que invalidaron la existencia del modelo atómico de Thomson. Explique

23. ¿Por qué el modelo nuclear del átomo de Rutherford es más congruente con los resultados de su experimento de dispersión de las partículas α, que el modelo de Thomson?

24. a. ¿Qué partículas subatómicas principales constituyen el átomo? b. ¿Qué carga "carga relativa", en unidades de carga electrónica tiene cada una de las partículas? C. ¿Cuál de las partículas tiene mayor masa? ¿Cuál tiene la menor masa?

25. Determine si son ciertas o falsas estas afirmaciones; si alguna es falsa, corríjala de modo que sea verdad: a. el núcleo tiene la mayor parte de la masa y ocupa la mayor parte del volumen de un átomo; b. todos los átomos de un elemento dado tienen el mismo número de protones; c. el número de electrones de un átomo es igual al número de neutrones de ese átomo; d. los protones del núcleo del átomo de helio se mantienen unidos por una fuerza llamada fuerza nuclear fuerte.

26. Describir el funcionamiento del espectrógrafo de masas.

27. Resuma la aportación de Moseley al conocimiento de la estructura atómica.

28. ¿Cuál es la masa en gramos de 1 uma?

29. Usando el espectrómetro de masas ha sido posible medir la proporción de masa del 28Si considerando al 12C como estándar

¿Cuál es la masa isotópica relativa del 28Si?

30. Calcular la masa de un atómico de carbono-12 en gramos

31. Si la masa nuclídica del es 80.9163 u, calcular la masa de un átomo de bromo.

32. Calcúlese la porción de la masa atómica del Si del 28Si, si su masa nuclídica es de 27.97693 uma y 92.23% de abundancia.

33. Considerar los iones y producidos en un espectrómetro de masas.

¿Qué trayectoria de los iones se desviarían: a) más y b) menos, por un campo magnético?

34. A partir de mediciones espectrográficas de masas se determina que la relación de la masa de un átomo de hidrógeno a la de un electrón es de 1.84 x 103. Calcular: a) el peso atómico del electrón, y b) la masa de un electrón. [5.477 x 10-4 g/mol; 9.0993 x 10-28 g/electrón].

35. a. ¿Qué relación fundamental tiene la espectroscopía de masas con los experimentos del tubo de rayos catódicos de Thomson? b. ¿Cómo se rotulan los ejes de un espectro de masas? c. Para poder medir el espectro de masas de un átomo, éste debe ganar o perder primero uno o más electrones. ¿Por qué?

36. a. Uno de los componentes del espectrómetro de masas es un imán. ¿De qué sirve el imán? b. El peso atómico del cloro es de 35.453 uma; sin embargo, el espectro de masas del Cl no muestra un pico en esa masa. Explique eso. c. Un espectro de masas de átomos de fósforo muestra únicamente un pico en la masa 31. ¿Qué puede concluir con base a esta observación?

37. Es más común aplicar la espectroscopía de masas a moléculas que a átomos. En el capítulo 4 veremos que el peso molecular de una molécula es la suma de los pesos atómicos de los átomos que la componen. Se obtiene el espectro de masas de H2 en condiciones tales que no se descompone en átomos de H. Los dos isótopos naturales del hidrógeno son 1H (masa = 1.00783 uma; abundancia 99.9885%) y 2H (masa = 2.01410 uma; abundancia 0.0115%). a. ¿Cuántos picos tendrá el espectro de masas? b. Cite las masas atómicas relativas de cada uno de esos

3

picos. c. ¿Cuál pico será más grande, y cuál será el más pequeño?

38. Considere los iones: que se produce en un espectrómetro de

masas, ¿qué trayectoria del ion se desviaría: a) más y b) menos, en presencia de un campo magnético.

39. A partir de mediciones espectrográficas de masas se determina que la relación de la masa de un átomo de hidrógeno a la de un electrón es de 1.84 x 103. Calcular: a) El peso atómico del electrón. b) La masa del electrón.

40. A partir de mediciones espectrográficas de masas se determina que la relación de la masa de un átomo de hidrógeno a la de un electrón, es de 1.84 x 103. ¿Calcule a) el peso atómico del electrón, b) la masa de un electrón? [a) 5.49 x 10"' g/mol; b) 9.12 x l0-28 g/electrón]

41. ¿Cuáles son las diferencias entre número de masa y peso atómico? Explique.

42. Explique la NOTACIÓN de los siguientes términos: a. isótopo; b. núclido.

43. ¿Cuáles son los núclidos que usted conoce? Defínalos. ¿Cuáles son sus semejanzas y cuáles son sus diferencias?

44. ¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en un átomo de

45. ¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en un átomo de

46. Escriba la composición de un átomo de cada uno de los tres núclidos del zinc: 64Zn, 65Zn y 66Zn.

47. ¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en los siguientes núclidos: a. 28Si; b. 60Ni; c. 85Rb; d. 128Xe; e. 195Pt.

48. El número atómico del arsénico es 33:

a) ¿Cuántos nucleones tiene un átomo?b) ¿Cuántos protones tiene un átomo?c) ¿Cuántos electrones tiene un átomo?d) ¿Qué dato nos hará falta para poder hallar en número de neutrones que posee un átomo de

arsénico?

49. A menudo se usa el simbolismo para describir la estructura nuclear de un isótopo. ¿Cuántos protones y neutrones

forman el núcleo de los siguientes isótopos:

50. Llene los huecos de la siguiente tabla, suponiendo que cada columna representa un átomo neutro:

Símbolo 52CrProtones 33 77Neutrones 42 20Electrones 20 86Núm. masa 222 193

51. Llene los huecos de la siguiente tabla, suponiendo que cada columna representa un átomo neutro:

Símbolo 121SbProtones 38 94Neutrones 50 108Electrones 74 57Núm. masa 139 239

52. Complete la siguiente tabla:

TIPO DEÁTOMO

NÚMEROATÓMICO

NÚMERO DEMASA

ISÓTOPO NÚMERO DEPROTONES

NÚMERO DEELECTRONES

NÚMERO DENEUTRONES

4

Potasio 3915 31

40 18

53. a) ¿Cómo se determina experimentalmente las abundancias isotópicas? b) ¿En que difieren los isótopos de un elemento dado?

54. Observe a los dos miembros de los siguientes pares: a. y b. y c. y

¿Qué par(es) tiene(n) el mismo valor de Z, A y N?

55. Observe a los átomos de los siguientes pares: a. y b. y c. y

¿Qué par(es) tiene(n) el mismo valor de Z, A y N?

56. ¿Es más importante el número atómico o el peso atómico de un elemento para determinar sus propiedades químicas? ¿por qué? b) Cuál de las siguientes parejas de especies tendrá propiedades químicas más similares? Indique por qué. i) H y H2; ii) H+ y H-; iii) 12C y 13C.

57. ¿Cuál es el símbolo de la especie compuesta por cada uno de los siguientes conjuntos de partículas fundamentales de la materia? a) 94 p, 150 n, 94 e; b) 79 p, 118 n, 76 e; c) 34 p, 45 n, 36 e; d) 54 p, 77 n, 54 e.

58. Una forma de estudiar la evolución de la Tierra como planeta es midiendo las cantidades de ciertos núclidos en las rocas. Una cantidad que se ha medido recientemente es la razón 129Xe/130Xe en algunos minerales. ¿En qué difieren estos dos núclidos y en qué aspectos son iguales?

59. a. ¿Qué isótopo se usa como estándar para establecerla escala atómica de masa? b. El peso atómico del cloro se informa como 35.457, pero ningún átomo de cloro tiene una masa de 35.457 uma. Explique.

60. a. ¿Qué masa en uma tiene un átomo de carbono-12? b. ¿Por qué el peso atómico del carbono se informa como 12.011 en la Tabla del Sistema Periódico de los Elementos?

61. Explicar por qué la masa de un isótopo es aproximadamente la misma que el número másico del isótopo.

62. ¿En qué los átomos de un mismo elemento son iguales?

63. ¿En qué son diferentes los elementos químicos?

64. Defina número atómico y número de masa. ¿Cuál puede variar sin cambiar la identidad del elemento?

65. Elija la respuesta correcta. La diferencia entre el número de masa de un isótopo y su número atómico: a. está directamente relacionado con la identidad del elemento; b. el número de electrones; c. el número de neutrones; d. el número de isótopos.

66. Aunque varios elementos tienen un sólo isótopo natural y todos los núcleos tienen números enteros de protones y neutrones, la masa atómica no es un número entero.

67. Los números másicos de los isótopos del oxígeno son 16, 17 y 18. ¿En qué se diferencian los átomos de estos tres isótopos? ¿En qué se parecen?

68. ¿Es posible que uno de los isótopos del flúor posea el mismo número másico que uno de los isótopos del oxígeno? ¿El mismo número atómico? Explicar en cada caso.

69. ¿Cuál es la composición nuclídica del flúor que corresponde a cada unos de los pesos atómicos (isótopos): 17.0021, 18.0009, 18.9984 y 20.9995?

70. El boro tiene dos isótopos naturales. Calcule el por ciento de abundancia de 10Br y 11Br a partir de las siguientes masas atómicas del b = 18.80 uma; masa isotópica del 10Br = 10.0129 uma; para el 11Br = 11.0093 uma.

5

71. El peso atómico del cobre es 63.546 u. Los dos isótopos del cobre que se encuentran en la naturaleza tienen lassiguientes masas: 63Cu, 62.9298 u; 65Cu, 64.9278 u. Calcule el porcentaje de 63Cu en el cobre que se encuentra en la naturaleza. [69.17%]

72. Estime el porcentaje de masa total de un átomo de debido a: a) electrones, b) protones y

c) neutrones,suponiendo que la masa del átomo es simplemente la suma de las masas de los números adecuados de partículas subatómicas.

73. Antes de 1962 la escala de pesos atómicos se había basado en asignar un peso atómico de exactamente 16 u a la mezcla de oxígeno que se encuentra en la naturaleza. El peso atómico del cadmio es 112.411 u en la escala de carbono-12. ¿Cuál era su peso en la escala anterior? [112.42 u]

74. Sabiendo que

AZUFRE

NUMERO MÁSICO PESO DEL ISÓTOPO ABUNDANCIA DEL ISÓTOPO

32 31.972 95.0633 32.971 0.7434 33.968 4.1836 35.967 0.02

6

Demostrar que el peso medio del azufre es 32.064 u.

75. Explicar el sentido de la frase: "El peso medio de los átomos de azufre es de 32.064 u"

76. La relación de abundancia isotópica del cloro natural es: 35Cl/37C = 3.1272 ± 0.0080. En la escala 12C = 12, los pesos isotópicos son 35Cl = 34.9689 y 37Cl = 36.9659. Calcular el peso atómico del cloronatural. [35.453]

77. Un elemento está compuesto de dos isótopos cuyas masas son 11.5 x 10-23 y 11.8 x 10-23 g/átomo. La abundancia es, respectivamente, 3.00 a 2.00 átomos. Calcular el peso atómico del elemento e indique su nombre. [69.7]

78. La plata (ag; z = 47) tiene 46 isótopos conocidos, pero sólo dos se encuentran en forma natural: 107Ag y 109Ag. Según los siguientes datos, calcule la masa atómica de la plata en función de la porción de masa atómica de cada isótopo.

Isótopo Masa (uma) Abundancia (%) 107Ag 106.90509 51.84 109Ag 108.90476 48.16

79. Cada isótopo natural con 92.23% del Si es 28Si de masa isotópica 27.97693 uma; 0.47% del Si es 29Si de masa isotópica 28.97645 uma y 3.10% de si del 30Si de masa isotópica 29.97377 uma. Según estos datos, calcule la masa atómica del elemento Si en función de la porción de masa atómica de cada isótopo que forma dicho elemento.

80. La norma arbitraria para la escala de pesos atómicos es el número 12 para la masa del isótopo de carbono-12. ¿Por qué el peso atómico del carbono es 12.011 u?

81. En la naturaleza el cloro se encuentra 75.78% como 35Cl el cual tiene una masa atómico de 34.969 uma, y 24.22% como 37Cl que tiene una masa atómico de 36.966 uma. Calcule la masa atómica del elemento cloro.

82. Existen tres núclidos del silicio en la naturaleza: 28Si (92.23%) que tiene una masa de 27.9769 u; 29Si (4.68%) que tiene una masa de 28.9765 u y 30Si (3.09%) que tiene una masa de 29.9738 u. Calcule el peso atómico del silicio. {28.09 u}

83. El bromo natural consiste en dos isótopos, 79Br = 78.917 y 81Br = 80.919. Determine el porcentaje de abundancia del 81Br. El peso atómico del bromo natural es 79.904. [49.30]

84. El plomo elemental consta de cuatro isótopos naturales cuyas masas son 203.9730, 205.9744,

206.9758 y 207.9766. Las abundancias relativas de estos cuatro isótopos son 1.4, 24.1, 22.1 y 52.4%, respectivamente. Calcule la masa atómica promedio del plomo.

85. Sólo hay dos isótopos de cobre en la naturaleza, 63Cu (masa = 62.9296 uma; abundancia 67.17%) y 65Cu (masa = 64.9278 uma; abundancia 30.83%). Calcule el peso atómico, "masa atómica media", del cobre.

86. Calcular el peso atómico del neón, con los datos expuestos en el espectrograma de la figura siguiente

Sabiendo que las masas nuclídicas son 19.992, 20.994 y 21.991, respectivamente.

87. A continuación se muestra el espectro de masas de iones con carga 1+ de cierto elemento. Calcule el peso atómico del elemento. ¿De qué elemento se trata?

90.0%

0.3%8.8%

Abu

ndan

cia

rela

tiva

100

105

40

60

800

20 21 2322No. de masa [A]

7

88. ¿Defina e ilustre clara y concisamente los siguientes términos:

a) Elemento químico?b) Estado basal de un átomo?c) Estado excitado de un átomo?

d) y 6C? Explique

e) Nucleones?f) Núclido?

89. a) Calcúlese el defecto de masa del deuterón. b) Calcúlese la energía de enlace del deuterón, sabiendo que su peso atómico es 2.014102 u. [0.002388 u; 2.23 MeV]

90. La energía de enlace del es 298 MeV. Determinar su masa en u. [34.97 u]

91. ¿A qué se llama energía nuclear de enlace?

92. La masa del es 19.9924 u. Hallar su energía de enlace en MeV.

93. Si mediciones con un espectrómetro de masas dio que la masa del la partícula α es 4.0026 u. Calcule la energía nuclear de enlace para la partícula α

94. Calcúlese la energía de ligadura del núcleo para una partícula . Sabiendo que el valor real medido experimentalmente es 4.0026 u. [2.69 x 10-4 J]

95. Calcular el defecto de masa, la energía nuclear y la energía de enlace por nucleón del 55Mn. [0.51455 u, 1.83 x 10-11 cal, 8.72 MeV/núcleo

96. Calcular el defecto de masa, la energía nuclear expresado el Joule y en calorías, y la energía de enlace por nucleón del 55Mn, si su masa atómica es 54.938.

97. La masa atómica de es 38.966371 u. (a) Calcúlese la eneregía de ligadura para este núclido

usando 1.008665 u para la masa de un neutrón, 1.007276 u para la masa de un protón, 0.00054858 u para la masa de un electrón, 2.9979 x 108 m/s para la velocidad de la luz, y 1 u =

1.6605655 x 1027 kg. (b) Calcúlese la energía de ligadura total para un mol de átomos. (c)

Calcúlese la energía de ligadura por nucleón.

98. Calcular la energía de ligadura por nucleón para el núclido Si la masa atómica de es 80.9163 u

{la energía de ligadura por mol es 6.799 x 1013 J/mol}

99. La masa atómica del es 22.98977 u. ¿Cuál es la energía del núcleo y cuál es la energía

promedio por nucleón? {186.6 MeV; 8.11 MeV}

100. Determinar la energía media de enlace por nucleón en el La masa del átomo de

neutro es 15.9949 u. [7.98 MeV]

101. El argón tiene varios isótopos estables. La masa atómica del es 39.962383 u. ¿Cuál es

8

la energía de enlace por nucleón para este isótopo?

102. Usar los datos adecuados para calcular las energías de enlace por nucleón de a) y b)

103. Usar un manual y leer los datos adecuados para calcular las energías de enlace por nucleón

de a) y b)

104. Cuando el uranio 235 sufre fisión nuclear como en la detonación de la bomba atómica, 1000gramos liberan 8.23 x 1020 ergios de energía. Cuál es la pérdida de masa por la reacción.

105. Experimentalmente se encontró que cuando explosiona 1 kg de trinitroglicerina se liberan 8.0 x 106 J de energía. Cuál es la masa de los productos de reacción.

106. El radio aproximado de un neutrón es 1.5 x 10 -15 m y su masa es 1.675 x 10-27 Kg. Calcular la densidad de un neutrón.

107. Calcular la densidad del núcleo de helio. Si el radio del núcleo es 1.896 x 10−13 cm.

108. Considerar las dos ondas que se muestran, que supondremos que representan dos radiaciones electromagnéticas:

COPIA XEROX. Brown. Pág 201. Problema 6.67, pag 233

a. ¿Qué longitud de onda tiene la onda A? ¿Y la B?b. ¿Qué frecuencia tiene la onda A? ¿Y la B?c. Identifique las regiones del espectro electromagnético a las que pertenecen las ondas A y B.

109. ¿Qué relación hay entre la longitud de onda y la frecuencia de la energía radiante?

110. Caracterice cada una de las afirmaciones siguientes como verdadera o falsa. Si una afirmación es falsa, corríjala:

a. La luz visible es una radiación electromagnética.b. La frecuencia de la radiación se incrementa al aumentar la longitud de onda.c. La luz ultravioleta tiene longitud de onda más larga que la luz visible.d. La radiación electromagnética y las ondas sonoras viajan a la misma velocidad.

111. Determine cuál de las siguientes afirmaciones son falsas y corríjalas:

a. La radiación electromagnética no puede atravesar el agua.b. La radiación electromagnética viaja por el vacío a velocidad constante, sea cual sea la

longitud de onda.c. La luz infrarroja tiene frecuencias más altas que la luz visible.d. El brillo de una fogata, la energía dentro de un horno de microondas y el sonido de una sirena

para niebla son tres formas de energía electromagnética.

112. En un tubo de rayos X el ánodo es de cobre, en otro tubo el ánodo es de plata. ¿Cuál de estos tubos emitirá rayos X de menor longitud de onda? Justificar la respuesta basándose en la estructura atómica.

113. La luz amarilla que emite una lámpara de vapor de sodio empleada para iluminación pública tiene una longitud de onda de 589 nm. ¿Calcular la frecuencia de esta radiación?

114. Un odontólogo utiliza rayos X ( = 1.00 Å) para tomar una serie de radiografías dentales mientras su paciente escucha una estación de radio ( = 325 cm) y ve a través de la ventana el cielo azul ( = 473 nm). ¿Cuál es la frecuencia (en s−1) de la radiación electromagnética de cada fuente? Considere que las radiaciones viajan a la velocidad de la luz, 3.00 x 108 m/s.

9

115. Un láser empleado para soldar retinas desprendidas produce radiación con una longitud de onda de 640.00 nm. Calcular la frecuencia de esta radiación.

116. Una estación de radio de FM difunde radiación electromagnética con una frecuencia de 103.4 mHz. Calcúlese la longitud de onda de esta radiación.

117. Algunos diamantes son amarillos porque contienen compuestos de nitrógeno que absorbe la luz violeta de frecuencia 7.23 x 1014 Hz. Calcule la longitud de onda de la luz absorbida en nm y Å.

118. Una estación de AM transmite música de rock en "el 960 del cuadrante de su radio". Las unidades para las frecuencias de AM se dan en kilohertz (kHz). Encontrar la longitud de onda para estas ondas de radio en metros, nanómetros y angstroms. {3.12 x 102 m; 3.12 x 1011 nm; 3.12 x 1012 Å}

119. Un láser de iones de argón emite luz a 489 nm. ¿Qué frecuencia tiene esta radiación? ¿Está en el espectro en la región del visible? Si es así, ¿qué color tiene?

120. Los átomos de mercurio excitados emiten luz intensa con una longitud de onda de 436 nm. ¿Qué frecuencia tiene esta radiación? Empleando la figura del espectro electromagnético, prediga el color asociado a esta longitud de onda.

121. a. ¿Qué significa que la energía está cuantizada? b. ¿por qué no percibimos la cuantización de la energía en nuestras actividades cotidianas?

122. ¿Cuál es la energía de un fotón, a) si la frecuencia es 4.80 x 10 15 s−1, y b) si la longitud de onda es 492 nm? . Expresar la respuesta en joules por fotón. ¿En qué región del espectro electromagnético caen estas radiaciones?

123. Calcule la energía del fotón de luz amarilla cuya longitud de onda es de 598 nm.

124. Un cocinero utiliza el horno de microondas para calentar su comida. La longitud de onda de la radiación es de 12.0 cm. ¿Cuál es la energía de un fotón de esta radiación?

125. Calcule la energía de un fotón de luz ultravioleta ( = 1 x 10−8 m), de luz visible ( = 5 x 10−7

m) y de luz ( = 1 x 10−4 m) infrarroja. ¿Qué indican las respuestas acerca de la relación entre la longitud de onda y la energía de la luz?

126. Una onda de radio tiene una frecuencia de 3.6 x 1010 Hz. ¿Cuál es la energía (en J) de un fotón de esta radiación? {2.4 x 10−23 J}

127. a) Calcule la energía del fotón para un átomo de hidrógeno, si el electrón pasa de n i = 3 a nf

= 1. b) Calcule la longitud de onda para esta radiación. Analizar las respuestas.

128. Un rayo X tiene una longitud de onda de 1.3 Å. Calcular la energía (en J) de un fotón de esta radiación.

129. Clasificar los siguientes fotones en términos de energía creciente: a. azul ( = 453 nm; b. microondas ( = 660 nm; c. amarillo ( = 595 nm). {rojo < amarillo < azul}

130. Clasificar los siguientes fotones en términos de energía decreciente: IR ( = 6.5 x 1013 s−1); b. microondas ( = 9.8 x 1011 s−1); c. UV ( = 8.0 x 1015 s−1).

131. a. Calcule el incremento de energía más pequeño, un cuantum, que puede ser emitido o absorbido a una longitud de onda de 812 nm. b. Calcule la energía de un fotón con frecuencia de 2.72 x 1013 s−1. c. Determine la longitud de onda de la radiación cuyos fotones tienen una energía de 7.84 x 10−18 J. ¿el qué porción del espectro electromagnético se encintraría esta radiación?

132. a. Calcule el incremento de energía más pequeño que puede ser emitido o absorbido a una longitud de onda de 3.80 mm. b. Calcule la energía de un fotón con frecuencia de 80.5 ;Hz. c. Determine la frecuencia de la radiación cuyos fotones tienen una energía de 1.77 x 10−19 J. ¿en qué del espectro electromagnético se encuentra esta radiación?

133. En los Estados Unidos, la policía frecuentemente supervisa el tráfico con pistolas de radar de "banda K", que operan en la región de microondas a 22.235 GHz. Determinar la longitud de onda (en nm y Å) de esta radiación. {1.35 x 107 nm; 1.35 x 108 Å}

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134. El cobalto-60 es un isótopo radiactivo usado para el tratamiento de cáncer del cerebro y en otros tejidos. Un rayo gamma emitido por un átomo de esta isótopo tiene una energía de 1.33 MeV. ¿Cuál es la frecuencia (en Hz) y la longitud de onda (en cm) de esta radiación gamma?

135. La energía de la radiación puede servir para romper enlaces químicos. Se requiere una energía mínima de 495 kJ/mol para romper el enlace oxígeno-oxígeno del O2.Determine la radiación de longitud de onda más grande que posee la energía necesaria para romper el enlace. ¿De qué tipo de radiación electromagnética se trata?

136. Un láser de diodo emite a una longitud de onda de 987 nm. Toda la energía que produce se absorbe en un detector que mide una energía total de 0.52 J durante un periodo de 32 s. ¿cuántos fotones por segundo emite el láser? {8.1 x 1016 fotones}

137. a) Un láser emite luz con una frecuencia de 4.69 x 1014 s−1. Calcule la energía del fotón de la radiación de este láser. b) El láser emite una ráfaga o pulsación de energía que contiene 5.0 x 1017 fotones de esta radiación. Calcule la energía total de esa pulsación. c) Si el láser emite 1.3 x 10−2 J de energía durante una pulsación, ¿cuántos fotones emite durante esa pulsación?

138. Un tipo de quemadura por el Sol se debe a la exposición a la luz UV con longitud de onda cercana a 325 nm. a. ¿Qué energía tiene un fotón de esta longitud de onda? b. ¿Cuánta energía tiene un mol de estos fotones? c. ¿Cuántos fotones hay en una ráfaga de 1.00 mJ de estas radiación?

139. Una fuente de luz monocromática irradia 20 W con una frecuencia de onda de 480 nm. ¿Cuántos fotones emite esta fuente por segundo? {4.82 x 1019}

140. Un gran láser emite un pulso de luz cuya energía es de 3000 J. La longitud de onda de la luz emitida es de 560 nm. ¿Cuántos fotones contiene este pulso de luz?

141. Un foco incandescente de 50 W se percibe a una distancia de 1.0 km. Suponer que la eficiencia del foco es 10% (esto es, sólo se emiten 5.0 W de radiación visible), y que sólo 1.0% de esta radiación está en la región espectral entre 550 y 554 nm. ¿Cuántos fotones de esa región espectral penetran a la pupila del ojo del observador? (suponer que el diámetro de la pupila es de 2.0 mm)

142. Un objeto estelar está emitiendo radiación a 1350 nm. Si el detector captura 8 x 107 fotones por segundo a esta longitud de onda, ¿cuánta energía total tendrán los fotones detectados en una hora?

143. Una fuente luminosa emite 1018 fotones por segundo. Si la longitud de onda de la luz emitida es de 600 nm, ¿cuál es la potencia irradiada?

144. Una fuente luminosa radia a 30 W. Si emite 1020 fotones por segundo, ¿cuál es la longitud de onda de la luz emitida? Suponer que la fuente es monocromática. {663 nm}

145. a. El primer paso en la formación del ozono en la atmósfera superior ocurre cuando las moléculas de oxígeno absorben radiación UV de longitud de onda ≤ 242 nm. Calcular la frecuencia y la energía del menos energético de estos fotones. b. El ozono absorbe luz con longitud de onda de 2 200 a 2 900 Å, protegiendo así a los organismos en la superficie de la Tierra de estas radiaciones UV de alta energía. ¿Cuáles son la frecuencia y la energía del más energético de estos fotones?

146. El litio excitado emite radiaciones de una longitud de onda de 670.8 nm en el margen visible del espectro. "Este color característico a menudo se usa como prueba de análisis cualitativo para la presencia de Li+". Calcular: a) la frecuencia, b) la energía de un fotón de esta radiación, c) ¿De qué color es esta luz?

147. Señalar las diferencias existentes entre: a) un espectro continuo y un espectro de rayas; b) los estados normales y los estados excitados de los átomos.

148. La serie Humphreys es otra de las series en el espectro de hidrógeno atómico, empieza en los 12368 nm y ha sido rastreada hasta los 3281.4 nm. a) Cuáles son las transiciones involucradas, b) Cuáles son las longitudes de onda de las transiciones intermedias. [n i = 7, 8, 9,... nf = 6]

149. Al calentar cloruro cúprico a la llama se observa un color verde azulado. Explicar la manera de determinarexperimentalmente si se está emitiendo sólo una longitud de onda de luz o si el color verde es el

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resultado de una mezcla de luz de varias longitudes de onda.

150. Se cree que el calcio es uno de los elementos que se encuentran presentes en el Sol. ¿En qué se basa esta suposición?

151. ¿Demuestre cómo son intercambiables la energía y la masa de una partícula? (ecuación de Einstein y ecuación de Planck).

152. ¿Cuál es la longitud de onda de una bala de un rifle cuya masa es 10 g y se mueve a una velocidad de 1km s−1?

153. ¿Qué velocidad tiene un electrón cuando su longitud de onda es de 2 x 10−8 cm?

154. El microscopio electrónico se ha utilizado ampliamente para obtener imágenes muy amplificadas de materiales biológicos y de otro tipo. Cuando un electrón se acelera a través de cierto campo de potencial, alcanza una velocidad de 5.93 x 106 m/s. Calcule la longitud de onda característica de este electrón. ¿Es la longitud de onda comparable con el tamaño de los átomos?

155. ¿Cuál es la longitud de onda de una bala de rifle cuya masa es 10 g y se mueve a la velocidad de 1.0 km·s-1? Compare la respuesta con el problema anterior, ¿qué concluye?

156. Calcule la longitud de onda de un electrón que tiene una velocidad de 5.97 x 106 m/s.

157. Calcular la longitud de onda de De Broglie de un electrón que viaja a 3.00 x 109 erais o sea al 10% de la velocidad de la luz. [2.43 x 10-11 m]

158. ¿Cuál es la longitud de onda de Broglie de un protón moviéndose a una velocidad de 2.50 x 107 m/s? La masa del protón es 1.67 x 10 -24 g. b) ¿cuál es la longitud de onda de Broglie de una piedra de masa 30 g y moviéndose a 2.00 x 103 m/h? c) Cómo se comparan las longitudes de onda de las partes a) y b) con los radios típicos de los átomos? Ver radios atómicos.

159. ¿Qué tan rápido debe viajar una pelota de tenis de 56.5 g para tener una longitud de onda De Broglie igual a la de un fotón de luz verde (5 400 Å) {2.2 x 10−26 m/s}

160. ¿Qué tan rápido debe viajar una pelota de béisbol de 142 g para tener una longitud de De Broglie igual a la de un fotón de rayos X con = 100 pm?

161. El color amarillo característico de una prueba de sodio a la llama se debe a la emisión de fotones de longitud de onda de 589 nm ¿Cuál es la equivalencia de masa de un fotón a esta longitud de onda? {3.75 x 10−36 kg/fotón}

162. El color rojo característico de una prueba de litio a la llama se debe a la emisión de fotones de longitud de onda de 671 nm. ¿Cuál es la equivalencia de masa de 1 mol de fotones a esta longitud de onda?

163. Determine cuál sería la energía mínima que un electrón de un tubo de descarga debe poseer para que, al chocar con un átomo de mercurio, cause la aparición de la línea del mercurio, A, = 2537 x 10−8 cm. Esta predicción fue establecida en 1913 por James Frank y Gustav Herz, al pasar electrones de energía conocida a través de vapor de mercurio a una atmósfera de presión. [7.829 x 10−12 erg]

164. Calcule la velocidad del neutrón cuya longitud de onda de De Broglie es 500 pm.

165. La difracción de neutrones es una técnica importante para determinar las estructuras de las moléculas. Calcule la velocidad de un neutrón que tiene una longitud de onda característica de 0.955 Å.

166. Calcúlese la longitud de onda de un electrón cuya velocidad es de 3 x 108 cm s−1.

167. ¿Cuál es la velocidad de una partícula a que tiene una longitud de onda de De Broglie de 0.529 Á?

168. ¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie de una mota de polvo con masa de 0.01 g que tiene una velocidad de 1 mm/s?

169. Un electrón tiene una energía cinética de 200 eV. ¿Cuál es su longitud de onda de De Broglie? {8.70 x 10−11 m}

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170. ¿Cuál es la energía de los electrones cuya longitud de onda de De Broglie es igual a la de un fotón de 1000 eV?

171. La longitud de onda del rayo X principal producido por un blanco de cobre en un tubo de rayos X es 1.54 Å. ¿Cuál es la frecuencia de esta radiación? ¿Qué velocidad tiene la radiación? ¿Cuál es la energía de la radiación?

172. ¿Cuál es la longitud de onda de una partícula cuya masa es 9.1 x 10-28 g y cuya velocidad es nueve décimos de lavelocidad de la luz?

173. Calcular la longitud de onda de De Broglie de un electrón con una velocidad de 1.00 x 10−6

m/s (masa de un electrón = 9.11 x 10−31 kg; h = 6.626 x 10−34 kg∙m2/s)

174. ¿Cuál es la velocidad de un electrón que tiene una longitud de onda de De Broglie de 100 nm?

175. Una de las partículas subatómicas de la física es el muón, que se desintegra en unos cuantos nanosegundos después de formarse. El muón tiene una masa en reposo 206.8 veces mayor que la del electrón. Calcule la longitud de onda de De Broglie asociada a un muón que viaja a una velocidad de 8.85 x 105 cm/s.

176. ¿Cuál es la energía cinética, en electrón volts, de un electrón cuya longitud de onda de De Broglie es igual a la de un fotón de 10 000 eV?

177. ¿Cuál es la longitud de onda de una pelota de ping pong que pesa 2.0 gramos y se mueve a una velocidad de a) 1.0 mm por siglo, y b) 1.0 m/s?

178. Una fuente de luz monocromática irradia a una longitud de onda de 600 nm, uniformemente en todas las direcciones. A una distancia de 100 m de esta fuente, el flujo de luz es 0.20 W/m 2. Calcular el flujo de fotones para esa distancia y la potencia irradiada por la fuente. {6.04 x 10 17

fotones/m2∙s; 2.52 x 104 W}

179. ¿Qué es el efecto fotoeléctrico?

180. Cuando se ilumina una superficie con una luz monocromática de 420 nm, la energía cinética máxima de los electrones emitidos es de 0.50 eV. ¿Cuál es la longitud de onda mínima para que haya fotones de la superficie?

181. Si un metal tiene una función de trabajo de 2.4 eV. ¿Cuál es la longitud de onda umbral para que haya fotoemisión de esta superficie? {517 nm}

182. El molibdeno metálico debe absorber radiación con una frecuencia mínima de 1.09 x 1015 s−1

para poder emitir un electrón de su superficie por el efecto fotoeléctrico. a. Determine la energía mínima necesaria para producir dicho efecto. b. Determine la longitud de onda de la radiación que proporciona fotones con esa energía. c. Si irradiamos molibdeno con luz con longitud de onda de 120 nm, calcule la energía cinética máxima que pueden tener los electrones emitidos. {a. Emín = 7.22 x 10−19 J, b. =275 nm, E120 = 1.66 x 10 −18 J. El exceso de energía del fotón de 120 nm se convierte en la energía cinética del electrón emitido. EC = 9.3 x 10−19

J/electrón}

183. Se requiere un fotón con una energía mínima de 4.41 x 10−19 J para hacer que el sodio emita electrones. a. Calcule la frecuencia mínima de la luz necesaria para expulsar electrones del sodio por el efecto fotoeléctrico. b. ¿Qué longitud de onda tiene esa luz? c. Si irradiamos sodio con luz de 439 nm. ¿qué energía cinética máxima pueden tener los electrones emitidos? d. ¿Cuántos electrones como máximo pueden expulsarse con una ráfaga de luz cuya energía es de 1.00 J?

184. ¿Cuánta energía se necesita para quitar al electrón 1s de la plata? ¿Y del bismuto?

185. Con el modelo del átomo de hidrógeno, calcular la energía de ionización del litio neutro, esto es, la energía necesaria para sacar el electrón menos firmemente ligado de los tres que tiene el litio. Recordar que los otros dos electrones protegen parte de la carga del núcleo que pueda llegar al tercer electrón. La energía de ionización observada es de 5.39 eV. {3.40 eV; el valor correcto es mayor debido a la penetración en la órbita n = 1}

186. Se requiere cerca de 5 eV para extraer un electrón del interior del platino.

a. ¿Cuál es la mínima frecuencia de la luz requerida para que pueda observarse el efecto

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fotoeléctrico en el platino?

b. Si la luz con = 200 nm incide sobre el platino, ¿cuál será la velocidad del electrón emitido?

{1.21 x 1015 s−1; 650 km/s}

187. El cesio a menudo se usa en los ojos eléctricos para la apertura automática de puertas en una aplicación del efecto fotoeléctrico. La cantidad de energía requerida para ionizar un átomo de cesio es 3.89 eV. Demostrar mediante cálculos, si un haz de luz amarilla con longitud de onda 5830 Å ionizaría un átomo de cesio.

188. Referirse al ejercicio anterior. ¿Cuál sería la longitud de onda, en nanómetros, de la luz que tendría energía suficiente para ionizar un átomo de cesio? ¿De qué color sería la luz? [320 nm]

189. Si un metal tiene una función de trabajo de 2.4 eV. ¿Cuál es la longitud de onda umbral para que haya fotoemisión de esta superficie? {517 nm}

190. La función de trabajo del sodio es 2.3 eV. ¿Cuál es la longitud de onda máxima de la luz que puede liberar electrones en una superficie de sodio. {539 nm}

191. Un metal cuya función trabajo es 2.4 eV se irradia con una luz monocromática. Se establece que se debe aplicar un potencial de retraso de 0.70 V para que el flujo de la corriente fotoeléctrica. Calcular la longitud de onda de la luz usada para irradiar el metal.

192. Calcular la velocidad máxima de los electrones emitidos de una superficie con función de trabajo de 3.4 eV por fotón de 310 nm de longitud de onda.

193. Enuncie es el principio de incertidumbre de Heisenberg.

194. Calcular la incertidumbre en la posición del electrón que se mueve con una velocidad media de 5 x 106 m/s en un átomo de hidrógeno. Supongamos que conocemos la velocidad con una incertidumbre de 1%. {1 x 10−9 m}

195. Un electrón moviéndose cerca del núcleo atómico tiene una velocidad de 6 x 106 ± 1%. ¿Cuál es la incertidumbre en su posición?

196. ¿Qué tan exactamente puede un arbitro de béisbol saber la posición de una pelota (masa = 0.142 kg) que se mueve a 100.0 ± 1.00% mi/h ( 44.7 ± 1.00% m/s)

197. Utilizando el principio de incertidumbre de Heisenberg, calcule la incertidumbre en la posición de a. un mosquito de 1.50 mg que se mueve a una velocidad de 1.40 m/s, si se conoce la velocidad con precisión de ± 0.01 m/s; b. un protón que se mueve a una velocidad de (5.00 ± 0.01) x 104 m/s.

198. Calcule la incertidumbre en la posición de a. un electrón que se mueve a una velocidad de (3.00 ± 0.01) x 105 m/s; b. un neutrón que se mueve a la misma velocidad; c. ¿Qué implicaciones tienen estos cálculos para nuestro modelo del átomo?

199. El electrón tiene un masa de 9.11 x 10−31 kg y se mueve con una velocidad de 5 x 106 m/s en un átomo de hidrógeno. Suponga que conocemos la velocidad con una incertidumbre de 1%. Calcular la incertidumbre en la posición del electrón. Realice un comentario sobre la posición del electrón en el átomo de hidrógeno.

200. Se sabe que un electrón existe dentro de una región de 10−10 m de extensión, que es el diámetro de un átomo de hidrógeno. ¿cuál es la incertidumbre en la cantidad de movimiento y cuál es su energía cinética aproximada?

201. ¿Por qué no podemos vencer la incertidumbre predicha por el principio de Heisenberg al construir instrumentos más precisos para reducir el error en mediciones por debajo del límite de h/4?

202. Un átomo tiene aproximadamente 0.20 nm de diámetro. ¿Cuál es la incertidumbre en la cantidad de movimiento de un electrón que está confinado en una región de ese tamaño? {0.53 x 10−24 kg∙m/s}

203. Un defensa del futbol americano de 220 lb corre 40 yardas a una velocidad de 19.6 ± 0.1 mi/h.

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a. ¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie (en metros)?b. ¿Cuál es la incertidumbre en su posición?

{7.58 x 10−37 m; 1.2 x 10−35 m}

204. Una partícula alfa (masa = 6.6 x 10−24 g) emitida por el elemento radio viaja a 3.4 x 107 ± 0.1 x 107 mi/h.

a. ¿Cuál es su longitud de onda de De Broglie (en metros)?b. ¿Cuál es la incertidumbre en su posición?

205. ¿Por qué el modelo de Bohr no predice los espectros de líneas para átomos diferentes del hidrógeno?

206. Explique cómo la existencia de espectros de líneas es congruente con la teoría de Bohr de energías cuantizadas para el electrón del átomo de hidrógeno.

207. a. En términos de la teoría de Bohr para el átomo de hidrógeno, ¿qué proceso se da cuándo átomos excitados de hidrógeno emiten energía radiante de ciertas longitudes de onda? b. ¿Un átomo de hidrógeno se "expande" o "contrae" cuando pasa de su estado basal a un estado excitado?

208. Indique si cada una de las transiciones electrónicas emite energía o requiere absorción de energía: a. n = 3 a n = 1; b. n = 2 a n = 4.

209. Describir cada uno de los siguientes fenómenos ondulatorios y dar un ejemplo donde ocurra cada uno de ellos: a. refracción; b. difracción.

210. ¿Qué significa la expresión espectro de rayas? ¿Qué información suministran estos espectros acerca de loselectrones de los átomos?

211. a) Establezca la diferencia entre espectro de emisión atómica y el espectro de absorción atómica. b) Indique ladiferencia entre un espectro continuo y un espectro de líneas.

212. Distinguir entre un espectro de absorción y un espectro de emisión. ¿Con cuál trabajó Bohr?

213. Realice la representación gráfica para obtener el espectro de emisión y el espectro de absorción del hidrógeno. Compare las posiciones de las líneas de dichos espectros atómicos.

214. ¿Cuál es la frecuencia y la longitud de onda de una radiación con una energía igual a 5 x 10 −13

ergios por cuanto? ¿En qué parte del espectro se encuentra esta radiación?

215. ¿Cuál es la frecuencia de la línea espectral roja del hidrógeno cuya longitud de onda es 6562 Å?

216. Explique cómo la existencia de líneas en el espectro de los electrones, mejor aún que el espectro continuo, indica que los electrones en los átomos no se comportan de un modo que puede ser descrito apropiadamente por analogía a los planetas en nuestro sistema solar.

217. ¿Cuál es la relación entre la longitud de onda de un electrón y la de un protón si ambos viajan a una velocidad determinada? La masa del protón es 1.67 x 10−24 g.

218. ¿Cómo se relacionaría un modelo planetario (tipo sistema solar) del átomo de la suposición básica del modelo de Bohr?

219. ¿Se emite o absorbe energía cuando ocurre la transición electrónica en el hidrógeno? A. de n = 4 a n = 2; b. de una órbita de radio de 2.12 Å a una con radio de 8.48 Å; c. se añade un electrón al ion H+ y queda en la capa n = 3.

220. Indique si se emite o se absorbe energía cuando ocurre las transiciones electrónicas siguientes en hidrógeno: a. de n = 2 a n = 6; b. de una órbita de radio de 4.77 Å a una con radio de 0.530 Å; c. del estado n = 6 al estado n = 9.

221. ¿Cuáles de estas transiciones de electrones corresponden a absorción de energía y cuáles a

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emisión: a. n = 2 hasta n = 4: b. n = 3 hasta n = 1; c. n = 5 hasta n = 2; d. n = 3 hasta n = 4?

222. Clasifique las siguientes transiciones de electrones para el átomo de H en orden de frecuencia creciente para el fotón absorbido o emitido: a. de n = 2 hasta n = 4; b. de n = 2 hasta n = 1; c. de n = 2 hasta n = 5; d. de n = 4 hasta n = 3. {d < a < c < b}

223. Clasifique las siguientes transiciones de electrones para el átomo de H en orden decreciente de longitud de onda del fotón absorbido o emitido: a. de n = 2 hasta n = ; b. de n = 4 hasta n = 20; c. de n = 3 hasta n = 10; d. de n = 2 hasta n = 1.

224. ¿Cuál es la ecuación de Rydberg? ¿Por qué se dice que es una ecuación empírica?

225. ¿Cómo se relaciona el término n1 en la ecuación de Rydberg con el número cuántico n del modelo de Bohr?

226. a. Calcúlese la longitud de onda de la línea emitida cuando n cambia de 3 a 2 en el átomo de hidrógeno.

b. ¿Cuál es el momento angular en el estado de energía más bajo del átomo de Bohr?

c. ¿Cuál es la velocidad del electrón en el estado con n = 1?

{656.11 nm; 1.05 x 10−34 kg∙m2/s; 2188 km/s}

227. El electrón de un átomo de H en estado basal absorbe un fotón de longitud de onda de 97.20 nm. ¿A qué nivel de energía se mueve el electrón? {n = 4}

228. El electrón de un átomo de H en el nivel de n = 5 emite un fotón de longitud de onda igual a 1 281 nm. ¿A qué nivel de energía se mueve el electrón?

229. Usar la ecuación de Rydberg para calcular la longitud de onda (en nm) del fotón que se emite cuando un átomo de hidrógeno experimenta una transición desde n = 5 hasta n = 2. {434.18 nm}

230. Usar la ecuación de Rydberg para calcular la longitud de onda (en Å) del fotón que se absorbe cuando un átomo de hidrógeno experimenta una transición desde n = 1 hasta n = 3.

231. ¿Cuál es la longitud de onda (en nm) de la línea espectral de menor energía en la serie infrarroja para el átomo de H? {1 875.6 nm}

232. ¿Cuál es la longitud de onda (en nm) de la línea espectral de menor energía en la serie visible para el átomo de H?

233. Calcular la diferencia de energía para la transición desde n = 5 hasta n = 2 para un mol de átomos de H. {2.76 x 105 J/mol}

234. Calcular la diferencia de energía para la transición desde n = 1 hasta n = 3 para una mol de átomos de H.

235. En el modelo de Bohr para el átomo de hidrógeno, el electrón circula alrededor del protón. Calcular la frecuencia de revolución del electrón (número de revoluciones por segundo) en el estado fundamental, n = 1, y en el estado excitado n = 3. {6.57 x 1015 s−1; 2.43 x 1014 s−1}

236. Para cada una de las transiciones siguientes en el átomo de hidrógeno, calcule la energía,

frecuencia y longitud de onda de la radiación asociada y determine si la radiación se emite o absorbe durante la transición: a. de n = 5 a n = 1; b. de n = 4 a n = 2; c. de n = 4 a n = 6. Alguna de las transiciones anteriores emite o absorbe luz visible?

237. Usando la ecuación de Rydberg, encuentre la longitud de onda de la línea espectral del hidrógeno producida por una transición electrónica del cuarto al quinto nivel energético. ¿En qué parte del espectro está esta radiación?

238. Todas las líneas de emisión visible observadas por Balmer implican nf = 2. a. Explique por qué sólo observaron las líneas con nf = 2 en la región visible del espectro electromagnético. B. Calcule las longitudes de onda de las tres primeras líneas de la serie de Balmer, aquellas para las que ni = 3, 4 y 5, e identifique estas líneas en el espectro de emisión que se muestra en la figura siguiente:

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239. La serie de Lyman de líneas de emisión del átomo de hidrógeno consta de aquellas para las que nf = 1. a. Determine la región del espectro electromagnético en la que se observan las líneas de la serie de Lyman. B. Calcule las longitudes de onda de las tres primeras líneas de la serie de Lyman.

240. Una serie de líneas del espectro de hidrógeno atómico aparecen a las siguientes longitudes de onda 656.46 nm, 486.27 nm, 434.17 nm y 410.29 nm. a) ¿Cuál es la longitud de onda de las siguientes líneas en la serie? b) ¿Qué energía se requiere para ionizar el átomo de hidrógeno cuando se encuentra en el estado más bajo de energía en estas transiciones. [3.3995 eV]

241. Los átomos de hidrógeno absorben energía y sus electrones se excitan al nivel de energía n = 7. Los electrones luego sufren estas transiciones: i) n = 7 n = 1; ii) n = 7 n = 6; iii) n = 2

n = 1. ¿Cuál de estas transiciones producirá el fotón: a) de menor energía; b) de mayor frecuencia; e) de longitud de onda más corta? d) ¿Cuál es la frecuencia de un fotón que resulta de la transición n = 6 n = 1?

242. Suponer que el interior del ojo humano necesita 10 -17 J de energía luminosa para VER un objeto. ¿Cuántos fotones de luz verde de longitud de onda de 495 nm, se necesitan para generar esta energía mínima?

243. Un ojo complementario adaptado a la oscuridad percibe la luz amarilla del sodio de longitud de onda de 0.589 , cuando la radiación que incide sobre la retina es de 3.1 x 10−9 ergios por segundo. Calcular el número mínimo de fotones que deben incidir sobre la retina para producir la visión.

244. Los átomos de hidrógeno tienen una línea de absorción a 1026 Å. ¿Cuál es la frecuencia de los fotones absorbidos y cuál la diferencia de energía, en joules, entre el estado fundamental y este estado excitado del átomo?

245. Un láser de argón emite luz azul con longitud de onda de 488 nm. ¿Cuántos fotones emite este láser en 1.00 segundo de funcionamiento de potencia de 625 miliwatts? Un watt es igual a un joule/segundo. Watt es una unidad de potencia.

246. Durante la fotosíntesis, la clorofila absorbe luz de longitud de onda de 440 nm y emite luz de 670 nm. ¿Cuál es la energía disponible para la fotosíntesis en la absorción-emisión de un mol de fotones?

247. a) Explicar cuál de los dos espectros de emisión siguientes contendrá más rayas: el de neón o el de argón. b) ¿Cuándo contendrá el espectro de emisión de un elemento más líneas, cuando se excite a una temperatura elevada o a una temperatura baja? Explicarlo

248. ¿Cuál es la relación entre la longitud de onda de un electrón y la de un protón si ambos viajan a una velocidaddeterminada? La masa del protón es 1.67 x 10-24 g.

249. Calcúlese la energía de la línea en el espectro de hidrógeno atómico que corresponda a una transición n = 3.5 n = 2.5? Explique

250. a) Si la energía del electrón del ion Li2+ puede asumir cualquier valor, ¿qué tipo de espectro de emisión se podría predecir para el ion litio? b) ¿Cuánto trabajo, en kcal/átomo-gramo, se requiere para desprender el electrón del átomo de hidrógeno desde el nivel n = 4 hasta el infinito? c) En una "colisión" un electrón de alta velocidad transfiere energía a un átomo de hidrógeno, provocando la transición n = 1 n = 6; entonces luego, se realizan espontáneamente, la transición n = 6 a n = 5, n = 5 a n = 3 y n = 3 al estado normal, ¿Cuántos fotones emite el átomo y cuál es la energía de cada uno? [b) 19.61 kcal/mol; c) 2.663 x 10 -13, 1.549 x 10-12, 19.37 x 10-12

erg/fotón]

251. En un tubo de descarga, el hidrógeno está sujeto a colisiones con electrones que tienen una energía cinética máxima de 20.425 x 10-12 ergios por electrón. ¿Cuál es el número de líneas del espectro emitido por los átomos de hidrógeno? [3 líneas]

400 450 500 550 600 650 nm700

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252. La luz violeta tiene longitud de onda más corta y mayor frecuencia que la luz roja. ¿Explique por qué?

253. ¿Cuál es la frecuencia y la longitud de onda de una radiación con una energía igual a 5 x 10 -13

ergios por cuanto? ¿En qué parte del espectro se encuentra esta radiación?

254. Calcúlese el radio del átomo de hidrógeno en su estado basal, si los datos experimentales indican que es necesario 13.6 eV para descomponer a un átomo de hidrógeno en un protón y un electrón.

255. Cuál es el radio y la energía de la tercera órbita del átomo de hidrógeno. [4.765 Å]

256. Calcular el radio de la tercera órbita del átomo de hidrógeno.

257. El radio aproximado de un átomo de hidrógeno es 0.0529 nm, y el de un protón 1.5 x 10 -15 m. Suponiendo que el átomo de hidrógeno y el protón son ambos esféricos, calcular la fracción de espacio en un átomo de hidrógeno que ocupa el núcleo.

258. El átomo de H y Be3+ tienen cada uno un electrón. ¿El modelo de Bohr predice ambos espectros de forma precisa? ¿Esperaría que los espectros de líneas sean idénticos? Explicar.

259. Calcule la energía de un electrón en el átomo de hidrógeno cuando n = 2 y n = 6. Calcule la longitud de onda de la radiación que se emite cuando el electrón pasa de n = 6 a n = 2. ¿esa línea está en la región visible del espectro electromagnético? Si es así, ¿qué color tiene? {E2 = − 5.45 x 10−19 J; E6 = − 0.606 x 10−19 J; E = 4.84 x 10−19 J; = 410 nm; visible; violeta}

260.Calcular la energía del átomo de hidrógeno en su estado basal.

261. Calcular la energía cinética del electrón en un átomo de hidrógeno, en el estado n = 3. Dar la respuesta en electrón volts. {1.51 eV}

262. Calcular la energía potencial de un electrón en el estado estacionario n = 3 del hidrógeno.

263. Las líneas amarillas brillantes que emite el sodio tienen longitudes de onda cercanas a los 590 nm. ¿cuál es la energía de un cuantum de radiación de esa longitud de onda?

264. a) ¿Cual es la diferencia de la energía entre los orbitales 1 s y 2p en el átomo de hidrógeno? En el espectro de rayos X del cobre, es emitida la radiación de longitud de onda 1.54 Å cuando un electrón cambia del orbital 2p al orbital 1s. ¿Cuál es la diferencia de energía entre estos orbitales en el cobre? [10.1 eV; 8.05 x 103 eV]

265. ¿Cuánta energía se requiere para quitar un neutrón del [15.6 MeV]

266. Calcular la energía de ionización del litio doblemente ionizado. {122 eV}

267. Encuentre la longitud de onda de la línea espectral de hidrógeno producida por una transición electrónica del cuarto al quinto nivel energético. ¿En qué parte del espectro está esta radiación?

268. Calcule la energía del átomo de hidrógeno cuando el número cuántico principal es 100. ¿Qué significa el signo negativo?. [-21.79 x 10-16 erg/fotón]

269. Se excita hidrógeno atómico gaseoso de modo que los electrones se elevan del estado n = 1 (fundamental) hasta el estado n = 3 (excitado). Los átomos regresan a su estado fundamental emitiendo radiación simultáneamente. Calcular las longitudes de onda de todas las líneas de emisión que puede observarse. {102.6 nm; 121.4 nm; 659.6 nm}

270. Los hornos de microondas usan radiaciones de microondas para calentar alimentos. Las microondas son absorbidas por el agua de los alimentos, y ésta transfiere calor a los demás componentes. Suponga que la radiación de microondas tiene una longitud de onda de 11.2 cm. ¿Cuántos fotones se requiere para calentar 200 ml de café de 23 °C a 60 °C? {1.7 x 10 28

fotones}

271. Si un átomo de argón es golpeado por un electrón de tal forma que uno de sus electrones se

desprende, según la ecuación Ar + 2 ( ) + .... ¿Qué nueva especie se forma?.

(Sugerencia, la suma de las cargas y de las masas de los reactivos debe ser igual a la suma de las

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cargas y masas de los productos).

272. El radio de un átomo de oro es aproximadamente 1.5 x 10 -8 cm. Cuántos átomos de oro tienen que atravesar una partícula cuando penetra una lámina de oro de 0.0001 pulgadas de espesor. (Supóngase que los átomos son esféricos y están en contacto entre sí).

273. Determine cuál sería la energía mínima que un electrón en un tubo de descarga deba poseer para que, al chocar con un átomo de mercurio cause la aparición de la línea con un = 2537 x 10−8 cm. Esta predicción fue verificada en 1913 por James Franck y Gustav Hertz, al pasar electrones de energía conocida a través de vapores de mercurio a baja presión.

274. Una partícula que posee una energía cinética de 21.5 x 10 -12 ergios, choca con un átomo de hidrógeno en su estado normal, causando que su electrón salte al nivel de energía n = 4. Calcular la energía de la partícula después del choque. [1.1 x 10-12 ergios]

275. Un fotómetro instalado en un vehículo interespacial detecta radiaciones nocturnas ultravioletas, entre las cuales se identifica la línea Lyman (1026 Å). Comprobar este valor.

276. a. ¿Cuáles son las longitudes de onda de las líneas de mayor longitud de onda de las series de Balmer y de Paschen? b. ¿Cuáles son los límites del lado de las longitudes de onda corta a los que tienden esas series?

277. Calcular la mayor longitud de onda de la serie de Lyman. {121 nm}

278. Calcular la longitud de onda de la línea de menor frecuencia en la serie de Balmer. {655 nm}

279. Una de las líneas de emisión del átomo de hidrógeno tiene una longitud de onda de 93.8 nm. a. ¿En qué región del espectro electromagnético se encuentra esta emisión? b. Determine los valores inicial y final de n asociados a esta emisión. {a. Región ultravioleta. b. n i = 6 y nf = 1}

280. El átomo de hidrógeno puede absorber luz con longitud de onda de 4055 nm. a. ¿En qué región del espectro electromagnético se encuentra esta absorción? b. Determine los valores inicial y final de n asociados a esta absorción.

281. El ozono de la atmósfera superior absorbe la radiación ultravioleta, que induce la siguiente reacción química:

O3 (g) O2 (g) + O (g)

¿Cuál es la energía del fotón de 3400 Å que se absorbe? ¿Cuál es la energía de un mol de estos fotones?

282. La capa de ozono (O3) estratosférica ayuda a protegernos de la dañina radiación ultravioleta. Esto lo hace absorbiendo luz ultravioleta y descomponiéndose en una molécula de O2 y un átomo de oxígeno, proceso que recibe el nombre de fotodisociación:

O3 (g) O2 (g) + O (g)

Si 142.3 kJ/mol del O3, utilice esta información para calcular el cambio de entalpía para

esta reacción. ¿Qué longitud de onda máxima puede tener un fotón con una energía suficiente para causar esta disociación? ¿En qué porción del espectro electromagnético se da esta longitud de onda?

283. Además de radiación continua, las lámparas fluorescentes emiten líneas precisas en la región visible a partir de una descarga de mercurio en el interior del tubo. Mucha de esa luz tiene una longitud de onda de 436 nm. ¿Cuál es la energía (en J) de un fotón de esta luz?

284. Los agentes oxidantes usados en muchos fuegos artificiales consisten en sales de potasio, como el KClO4 o el KClO3, en vez de las correspondientes sales de sodio. Uno de los problemas al usar sales de sodio es su emisión amarillo-naranja extremadamente intensa a 589 nm, que oscurece otros colores en la exhibición. ¿Cuál es la energía (en J) de un fotón de esta luz? ¿Cuál es la energía (en kJ) de 1 einstein de esta luz (1 einstein = 1 mol fotones)? {3.37 x 10−19 J/fotón; 2.03 x 102 kJ/einstenio}

285. Describa brevemente las diferencias esenciales entre los modelos atómicos de Dalton,

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Thomson, Rutherford, Bohr y Schrödinger "actual".

286. ¿En qué forma el movimiento ondulatorio de una cuerda de guitarra es análogo al movimiento de un electrón en un átomo?

287. Si las partículas presentan un movimiento ondulatorio, ¿por qué no observamos dicho movimiento en el mundo macroscópico?

288. Calcular la energía del fotón emitido, si el electrón del átomo de hidrógeno pasa de n1 = 4 a n2 = 1.

289. Según el modelo de Bohr, cuando el electrón está en el estado basal de un átomo de hidrógeno, gira el electrón alrededor del núcleo con un radio determinado de 0.53 Å. En la descripción del átomo de hidrógeno según la mecánica cuántica, la distancia más probable entre el núcleo y el electrón es de 0.53 Å. Explique la diferencia entre estas dos afirmaciones.

290. El modelo de Bohr también puede aplicarse a iones tipo hidrógeno, es decir, iones que sólo tienen un electrón, como He+ y Li2+. A. ¿Por qué el modelo de Bohr es aplicado a iones He+ pero no a átomos de He neutros? B. Las energías de estado basal de H, He+ y Li2+ son las siguientes:

Después de examinar estos números, proponga una relación entre la energía de estado basal de los sistemas similares al hidrógeno y la carga nuclear, Z. c. Utilice la relación que dedujo en la parte (b) para predecir la energía de estado basal del ion C5+.

291. Hacer un esquema del diagrama de niveles de energía para el litio doblemente ionizado e identificar algunas transiciones que originen radiación visible.

292. Se requiere una energía de 118.5 kcal/mol para ionizar los átomos de sodio. Calcular la más baja frecuencia de la luz posible, capaz de ionizar al átomo de sodio y su longitud de onda correspondiente.

293. Cuando la emisión de fotones con frecuencia de 2.7415 x 1014 Hz por un electrón del átomo de hidrógeno, se ha comprobado que cumple con la serie espectral de Paschen. (Región del infrarrojo del espectro electromagnético). ¿Cuál es la transición involucrada?.

294. En una descarga en hidrógeno se emite la línea de 1091 nm de longitud de onda. Identificar la transición que produce esta emisión.

295. En una descarga en hidrógeno se emite una luz cuya longitud de onda es de 396 nm. ¿Cuál es la transición que produce esta emisión? {ni = 7 a nf = 2}

296. En una descarga en hidrógeno se observa, una línea de 490 nm de longitud de onda. ¿Qué transición produce esa emisión?

297. La serie Humphreys es otra de las series en el espectro del hidrógeno atómico, empieza en los 12368 nm y ha sido rastreada hasta los 3281.4 nm. a) Cuál es la transición en referencia. b) Cuáles son las longitudes de onda de las transiciones intermedias.

298. Una serie de líneas del espectro de hidrógeno atómico aparecen a las siguientes longitudes de onda 656.46, 486.27, 434.17 y 410.29, respectivamente en nm. a) Cuál es la longitud de onda de las siguientes líneas en la serie. b) Qué energía se requiere para ionizar al átomo de hidrógeno cuando se encuentra en el estado más bajo involucrado en estas transiciones.

299. Una partícula que posee una energía cinética de 21.5 x 10−12 ergios choca contra un átomo normal de hidrógeno, causando que su electrón salte al nivel energético n = 4. Calcular la energía de la partícula después del choque.

300. ¿Qué significado físico se atribuye al cuadrado de la función de onda, Ψ2?

301. Explique con sus propias palabras qué significa la expresión "densidad electrónica" en un pequeño volumen determinado de espacio.

302. Explique con sus propias palabras qué significa que el pico en la distribución de probabilidad radial para el nivel n = 1 de un átomo de H esté a 0.529 Å. ¿La probabilidad de encontrar un

Átomo o ion H He+ Li2+

Energía de estado basal − 2.18 x 10−18 J − 8.72 x 10−18 J − 1.96 x 10−17 J

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electrón a 0.529 Å del núcleo es mayor para el orbital 1s o para el 2s?

303. a. En la descripción de la mecánica cuántica del átomo de hidrógeno, ¿qué significado físico tiene el cuadrado de la función de onda, Ψ2? b. ¿Qué significa la expresión "densidad electrónica"? c. ¿Qué es un orbital?

304. Dibuje la forma y orientación de los siguientes tipos de orbitales: a. s; b. pz; c. dxy.

305. Dibuje la forma y la orientación de los siguientes tipos de orbitales: a. px; b. c.

306. Explique el hecho de que en muchos elementos, las líneas espectrales simples se separan ligeramente en líneas dobles o triples al utilizar una alta resolución.

307. a) ¿En qué son similares un orbital 1s y uno 2s de un átomo? ¿En que se diferencian? b) ¿En qué son similares un orbital 2px y uno 2py en un átomo? ¿En qué se diferencian?

308. ¿Cuántos orbitales individuales hay en el cuarto nivel principal de energía? Escriba los números cuánticos l y ml para cada uno y marque cada conjunto con las letras s, p, d y f.

309. ¿Por qué se hace necesario el postular la existencia de subniveles de energía?

310. Suponga que se pueden excitar todos los electrones de una muestra de átomos de hidrógeno hasta el nivel n = 6. Al relajarse a estados de energía inferiores emitirían luz. Algunos átomos podrían experimentar la transición de n = 6 a n = 1, mientras que otros podrían pasar de n = 6 a n = 5, después de n = 5 a n = 4, y así sucesivamente. ¿Cuántas líneas se observarían en el espectro de emisión resultante? Explique el resultado. [15 líneas]

311. a) ¿Qué son números cuánticos? b) ¿Cuántos números cuánticos se requieren para especificar un solo orbital atómico? ¿Cuáles son?

312. Defina electrón diferenciador.

313. ¿Cuáles son los números cuánticos de momento angular de un electrón cuyo número cuántico principal es 5? {0, 1, 2, 3, 4}

314. ¿Cuál número cuántico determina a. la forma de un orbital; b. la energía de un orbital; c. las propiedades de espín; d. la orientación espacial del orbital? [{a. l, b. n y l, c. ms, d. ml}

315. Proporcione los valores de n y l para cada uno de los siguientes orbitales: 2s, 4p, 3p y 6d. [2,0; 4,1; 3,1, 6,2]

316. Determínese el número de posibles niveles energéticos que un electrón n = 4 puede ocupar cuando el átomo está situado en un campo magnético de alta intensidad. Explique

317. a) ¿Cuál es el número máximo de electrones que puede tener un número cuántico principal de 4? b) ¿Cuáles son los números de electrones s, p y d en el 26Fe? [32; 8-s, 12-p, 6-d]

318. ¿Cómo se representa con letras:

a) los valores de n?b) los valores de l?c) los valores de ml?

319. Ilustre clara y concisamente los siguientes interrogantes:

a) ¿Cuáles son los orbitales atómicos que usted conoce?b) ¿Cuántos electrones como máximo se puede distribuir en un orbital atómico?c) ¿Cuáles son los orbitales de los subniveles s, p, d y f?

320. a) ¿Que evidencia apoya la idea de que los electrones son corpusculares? b) ¿Qué evidencia apoya la idea de que los electrones son como ondas?

321. Decir tres motivos por los que se cree que los electrones de los átomos se encuentran dispuestos según niveles de energía.

322. Sin indicar los rangos de valores posibles para los cuatro números cuánticos, describa con brevedad qué información proporciona cada uno de ellos.

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323. Escriba la designación de subcapa para cada uno de estos casos: a. n = 3, l = 1; b. n = 6, l = 4; c. n = 2, l = 0; d. n = 4, l = 3.

324. ¿Cuántos orbitales de un átomo pueden tener cada una de las designaciones siguientes? a. 3s; b. 2p; c. 4d; d. n = 3. {a. 1, b. 3, c. 5, d. 9}

325. ¿Qué valores de números cuánticos de momento angular y magnético se permiten para un número cuántico principal de 3 ¿Cuántos orbitales se permiten para n = 3?

326. Escriba los valores de l y ml, para n = 4.

327. a. Prediga el número de subcapas que hay en la cuarta capa, es decir, para n = 4. b. Especifique la designación de cada una de estas subcapas. c. ¿Cuántos orbitales hay en cada una de las subcapas?

328. a. ¿Qué designación tiene la subcapa con n = 5 y l = 1? b. ¿Cuántos orbitales hay en esta subcapa? C. Indique los valores de ml para cada uno de estos orbitales.

329. Escribir los valores posibles de l cuando n=5. Explique

330. Dé el nombre, los números cuánticos magnéticos, y el número de orbitales para cada uno de los subniveles con los números cuánticos siguientes:

a. n = 3, l = 2 b. n = 2, l = 0 c. n = 5, l = 1 d. n = 4, l = 3

331. ¿Cuáles son los valores posibles de n, l y ml para los subniveles 2p y 5f?

Respuesta:

Para 2p: n = 2, l = 1, ml = −1, 0, +1

Para 5f: n = 5, l = 3, ml = −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3

332. Cuál es el conjunto de los números cuánticos correspondientes al electrón de notación 4d6.

333. Considérese los conjuntos de los números cuánticos siguientes. ¿Cuáles representan combinaciones imposibles? Indíquese por qué

n l ml ms

a. 1 0 0 1/2

b. 2 2 1 − 1/2

c. 3 2 − 2 − 1/2

d. 3 2 − 1 1/2

e. 3 1 2 − 1/2

f. 2 0 − 1 − 1/2

334. ¿Cuáles son los valores de n y l para los subniveles? a) 4d, b) 6p, c) 5s, d) 4f.

335. ¿Cuál es el error en cada una de las siguientes designaciones de números cuánticos y en los nombres de los subniveles?

n l ml nombre

a. 1 1 0 1p

b. 4 3 + 1 4d

c. 3 1 − 1 3p

336. Escriba los números cuánticos o los nombres de los subniveles que faltan:

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n l ml nombre

a. ? ? 0 4p

b. 2 1 0 ?

c. 3 2 − 2 ?

d. ? ? ? 2s

337. Cuál sería la notación del electrón, cuyos números cuánticos son: n = 5; l = 3; ml = 1 y ms = −½.

338. Determinar que elemento origina el electrón diferenciador cuyos números cuánticos son: n = 3, l = 2, m l = −2 y ms

= +½

339. Enuncie el principio de la máxima multiplicidad.

340. Para el último electrón que se distribuye en un átomo, se tiene que el conjunto de los números cuánticos son: a) n = 3, l = 2, ml = −2, ms = −½; b) n = 6, l = 0, ml = 0, ms = ½; c) n = 3, l = 2, ml = 0, ms = −½; d) n = 3, l = 1, ml = −1, ms = ½; e) n = 5, l = 2, ml = 1, ms = ½.

a) Identifíquese el electrón nlx en referenciab) Escriba la distribución electrónica desarrolladac) Cuál es el número atómico del átomod) Cuántos electrones tiene el nivel de mayor energíae) En qué grupo y en qué período está dicho elementof) Qué tipo de elemento esg) Haciendo uso de la tabla periódica, identifíquese al elemento en referencia.

[Fe, Au, Ni, Al, W]

341. El átomo neutro de un elemento tiene dos electrones en n = 1, ocho en n = 2 y cinco en n = 3. Díganse cuáles de las siguientes magnitudes pueden determinarse con los dalos hasta ahora estudiados: masa atómica, número atómico, número total de electrones s, número total de electrones p, número total de electrones d o el número de neutrones del núcleo.

342. a) Escríbase los símbolos electrónicos de los elementos del segundo período de la tabla periódica, b) ¿Cuántoselectrones como máximo se debe distribuir en el nivel de energía de número cuántico principal n = 6? Explique

343. ¿Cuáles de las siguientes representan combinaciones imposibles de n y l? a. 1p; b. 4s; c. 5f; d. 2d.

344. ¿Cuáles de los siguientes son conjuntos permitidos de números cuánticos para un electrón en un átomo de hidrógeno: a. n = 2, l = 1, m l = 1; b. n = 1, l = 0, m l = −1; c. n = 4, l = 2, m l = −2; d. n = 3, l = 3, m l = 0? Para las combinaciones permitidas, escriba la designación apropiada de la subcapa a la que pertenece el orbital.

345. Para un valor dado del número cuántico principal, n, ¿cómo varían las energías de los subniveles e, p, d y f para: a. el hidrógeno; b. un átomo con muchos electrones?

346. a. Cite los valores posibles que puede tener el número cuántico de espín electrónico. b. ¿Qué equipo experimental puede usarse para distinguir electrones que tiene valores distintos del número cuántico de espín electrónico? c. Dos electrones de un átomo ocupan el orbital 1s. ¿Qué cantidad debe ser diferente para los dos electrones? ¿Qué principio determina la respuesta a esta pregunta?

347. Indique el número máximo de electrones que pueden ocupar cada uno de los subniveles siguientes: a. 3d; b. 4s; c. 2p; d. 5f.

348. a. ¿Qué son "electrones de capa externa"? b. ¿Qué son "electrones desapareados"? c. ¿Cuántos electrones de capa externa tiene un átomo de Si? ¿Cuántos no están apareados?

349. Si un átomo con el mayor número atómico conocido está en su estado basal:

a) Escriba la distribución electrónica desarrollada del átomo.b) Escriba la distribución electrónica abreviada (en relación de gas noble).

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c) ¿Cuál es el nivel de mayor energía en que están distribuidos sus electrones? ¿Cuántos electrones?

d) ¿Diga cuántos electrones están distribuidos en cada nivel de energía?e) ¿Diga cuántos electrones están distribuidos en cada subnivel, respectivamente a cada nivel

de energía?f) ¿A qué bloque de los elementos químicos pertenece? Justifique

350. ¿Qué concluye usted si se dice que la distribución electrónica del átomo de sodio 11Na es: 1s22s22p64s1? Explique

351. El ion Li+ y el ion hidruro tienen estructuras idénticas en el estado basal, pero el ion hidruro es muchas veces más grande que el ion litio. ¿Cómo usted puede explicar esta diferencia?

352. a. La distancia media entre el núcleo y un electrón 3s de un átomo de cloro es menor que la que hay entre el núcleo y un electrón 3p. ¿Cuál orbital tiene mayor energía? b. ¿Cree que se necesita más o menos energía para extraer un electrón 3s que un electrón 2p del átomo de cloro? Explique.

353. Sin recurrir a la tabla periódica, escribir las configuraciones electrónicas, determinar el grupo y su período de Ti(Z = 22), Br(Z = 35), Dy(Z = 66) y Bi(Z = 83).

354. Deduzca las estructuras electrónicas de los átomos con los siguientes números atómicos de los elementos con Z = 29, 33, 42, 87. Determinar el grupo y período en los que están en la tabla periódica. ¿Cuáles de esos átomos son diamagnéticos?

355. Clasificar cada una de las siguientes configuraciones electrónicas atómicas como: i) un estado fundamental, ii) un estado excitado, o iii) un estado prohibido:

a) 1s22s22p53s1.b) [Kr]4d105s3.c) 1s22s22p63s23p63d84s2.d) 1s22s22p63s23p63d1.e) 1s22s22p103s23p5.

356. Para el último electrón que se distribuye en un átomo, se tiene que el conjunto de los números cuánticos son: a) n = 6, l = 0, ml = 0, ms = −½; b) n = 3, l = 2, ml = 2, ms = ½; c) n = 5, l = 3, ml = −2, ms.= ½; d) n = 5, l = 2, ml = −l, ms = −½.

a) Identifíquese el electrón nlx en referenciab) Escriba la distribución electrónica desarrolladac) Cuál es el número atómico del átomod) Cuántos electrones tiene el nivel de mayor energíae) En qué grupo y en qué período está dicho elementof) A qué bloque de elementos perteneceg) Haciendo uso de la tabla periódica, identifíquese al elemento en referencia.

[Ba; Mn; Th; Ir]

357. Criticar la frase: "Un ion es un átomo que posee cierta carga"

358. Dé las estructuras electrónicas de un átomo de cada uno de los siguientes elementos, utilizando la notación nl x: Li, Be, C, N, Ne, Ca, Fe, Ni, Cu, Kr.

359. Escriba las estructuras electrónicas de los elementos 23 al 28 e indique cuáles son paramagnéticos. ¿Cuáles tienen mayor paramagnetismo cuando se aplica la regla de la máxima multiplicidad?

360. Un átomo neutro determinado tiene una estructura electrónica del estado basal 1s22s22p63s23p2. A partir de esta única información, deduzca la mayor cantidad posible de los datos siguientes: a. número atómico del elemento, b. peso atómico del mismo, c. número de electrones en la capa de valencia, d. número de electrones no apareados en el átomo.

361. Según su criterio, ¿cuáles átomos de los números atómicos 1 al 8 tienen distribución esférica de su carga electrónica?

362. Deduzca las estructuras electrónicas de los átomos de los elementos con los números atómicos, sin consultar la tabla periódica de los elementos: 7, 10, 29, 33, 42, 87.

363. Explique los siguientes postulados:

a. La mecánica ondulatoria contradice las funciones matemáticas que fijan una partícula de 24

energía conocida en un cierto punto.b. En la mecánica newtoniana se describe la trayectoria de una partícula; en la mecánica

ondulatoria no se describe.c. La energía de los electrones moviéndose alrededor de un núcleo no puede asumir cualquier

valor al azar.d. Se desplazan los electrones alrededor del núcleo en órbitas definidas.e. Cuando se desplazan los electrones alrededor del núcleo, estos no absorben ni emiten energíaf. Toda la materia es tanto ondas como partículas.g. La mejor manera de describir al átomo de H es en términos de la distribución de un electrón y

no de una carga de punto en movimiento.

364. Realice una explicación resumida de:

a. ¿Por qué el experimento de Rutherford obligó a rechazar el modelo atómico de Thomson?b. ¿La causa de que el tercer periodo conste de ocho elementos en vez de dieciocho'?c. En la práctica, ¿cuántos electrones han sido distribuidos en el nivel de energía n = 5?d. De los tubos de descarga, ¿qué datos cualitativos se deducen de los experimentos realizados'?e. ¿Cómo demostrar experimentalmente la diferencia entre las radiaciones alfa, gamma y beta?f. ¿Cómo es posible deducir la masa del electrón combinando los experimentos de Thomson y de

Millikan?g. ¿Por qué el calcio, Z = 20 y el cinc, Z = 30 no están en el mismo grupo, a pesar de tener

ambos dos electrones en su nivel de mayor energía?

365. Explíquese por qué en un mismo átomo:

a. los electrones 2s sean de menor energía que los 2pb. los electrones 1 s tienen menor energía que los 2s.

366. Escójanse en cada una de las siguientes sucesiones a los elementos que pertenezcan a un mismo grupo o subgrupo: a) Z = 11, 37, 3, 27; b) Z = 8, 16, 24, 2; c) Z = 10, 18, 26. 4; d) Z = 24, 42, 29, 47, 55.

367. En cada una de los átomos siguientes: 11Na, 23V, 47Ag y 84Po.

a. Identifíquese el grupo y período en que están en la tabla periódicab. A qué bloque de elementos pertenecenc. A qué tipo de elementos pertenecend. Determínese los números cuánticos para el último electrón distribuidoe. Indíquese cómo difieren entre si los dos electrones de mayor energía en cada uno de los

átomos.

368. Fundándose en el lugar ocupado por los elementos en la tabla periódica, ¿cuáles de los siguientes hidróxidos deben ser básicos y cuales ácidos: Sr(OH)2, BrOH, Se(OH)2, IOH, FrOH?

369. a) Escribir las configuraciones electrónicas del estado fundamental de los elementos indicado en la figura:

A

B

C D

E F G

H I J

b) Haciendo uso del Sistema Periódico de los Elementos Químicos, determínese de qué elemento se trata.

370. Escríbase las configuraciones electrónicas del estado fundamental de las especies siguientes e indíquese las que son isoelectrónicas: Ne, Al, O2-, Cl-, K+, Ti, Ar.

371. Deduzca los números atómicos de todos los gases inertes, sabiendo que todos sus orbitales atómicos están saturados.

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372. Escríbase las configuraciones electrónicas y cítese el grupo de la tabla periódica a la cual pertenecen los elementos de los números atómicos siguientes: 3, 8, 14, 17, 37, 56.

373. Desígnese la configuración de las estructuras electrónicas de un átomo de cada uno de los siguientes elementos, utilizando la notación nlx: Ca, Fe, Ni, Cu, Kr

374. Escriba las estructuras electrónicas de los elementos 20 al 30, ¿indique cuáles son paramagnéticos? ¿Cuáles tienen mayor paramagnetismo cuando se aplica la regla de la máxima multiplicidad?

375. Un átomo determinado tiene una estructura electrónica del estado basal 1s22s22p63s23p2. A partir de esta información, deduzca la mayor cantidad posible de los datos siguientes: a) número atómico del elemento, b) número de electrones en la capa de valencia, c) número de electrones no apareados en el átomo, d) el período en el que está en la tabla periódica, e) el grupo al que pertenece el átomo, y f) tipo de elemento.

376. Explicar en términos de la estructura atómica el hecho de que el tercer período en la tabla periódica moderna existen ocho elementos y en el cuarto período existan dieciocho.

377. ¿Qué error tienen las configuraciones electrónicas siguientes para átomos en su estado basal? a. 1s22s23s1; b. [Ne]2s22p3; c. [Ne]3s23d5.

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378. Dibuje las configuraciones orbitales "Diagrama de energía" y realice la distribución electrónica de los siguientes elementos: F, Mg, Si, Cl, Kr.

379. Dibujar representaciones de las configuraciones electrónicas del estado fundamental usando la notación orbital, para los siguientes elementos: P, Fe, Ni y Zr.

380. Dibuje diagramas de energía de orbitales para los electrones de valencia de cada uno de los elementos siguientes, e indique cuántos electrones no apareados tiene cada uno: a. S; b. Sr; c. Fe. ¿Cuál o cuáles de los átomos son diamagnéticos?

381. Utilizando diagramas de orbitales, determine el número de electrones no apareados que hay en cada uno de los átomos siguientes: a. Ti; b. Ga; c. Rh; d. I; e. Po.

382. Dibuje diagramas de energía de orbitales para los electrones de valencia de cada uno de los elementos siguientes, e indique cuántos electrones no apareados tiene cada uno: a. Zr; b. Sb; c. U. ¿Cuál o cuáles de los átomos son paramagnéticos?

383. a) ¿Cuáles de los siguientes iones o átomos poseen propiedades paramagnéticas? i) Cl-, ii) Co, iii) Ne-, iv) Zn, v) S2-. b) ¿Cuál de los elementos tiene el mayor grado de paramagnetismo en su estado basal?

384. Supóngase que poseemos un método para medir las propiedades magnéticas de los átomos aislados: ¿Cuáles de los siguientes átomos resultarán paramagnéticos: 3Li, 4Be, 5B, 9F, 10Ne, 21Sc, 69Tm, 78Pt?

385. ¿Cuáles de las siguientes partículas aisladas i) 30Zn; ii) 30Zn+; iii) 30Zn2+; iv) 30Zn3+ poseen propiedades paramagnéticas?

386. a. Escriba la distribución completa del bismuto, el elemento número 83. b. Escriba la configuración electrónica abreviada. c. ¿Cuántos electrones no apareados tiene cada átomo de bismuto? d. ¿El átomo es paramagnético o diamagnético. Explicar

RESOLVER: MÚLTIPLOS DEL 10