PROPIEDADES DE LA MATERIA.
Cuestiones generales.
1.- a) La relación q/m de los rayos catódicos, ¿depende del gas que haya encerrado en el tubo? b)¿Y la de los rayos canales (anódicos)? Justifica las respuestas.
2.- Razona si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) cuando un electrón pasa de un estado fundamental a un excitado emite energía; b) la energía de cualquier electrón de un átomo es siempre negativa; c) En el espectro de absorción los electrones pasan de un estado fundamental a uno excitado y
∆
E > 0.
3.- Conteste breve y razonadamente lo que se plantea en los apartados siguientes: a) ¿Qué son los modelos atómicos y qué utilidad tienen? b) Cite dos modelos atómicos que sirvan para indicar la situación energética del electrón. c) ¿La distribución de todas las partículas que forman parte del los átomos está descrita por los modelos atómicos que ha descrito en el apartado b)? d) Explique si hay diferencia entre órbita y orbital. (Selectividad Madrid. Reserva 1996).
Radiación electromagnética.
4.- El color amarillo de la luz de sodio posee una longitud de onda de 5890 Å. Calcula la diferencia energética correspondiente a la transición electrónica que se produce expresada en eV. (h = 6,626 · 10–34 J·s; 1 eV = 1,602 · 10-19 J)
5.- Calcula la energía emitida por 0,2 moles de fotones producidos por radiaciones de 60 s–1.
6.- Qué energía cinética tendrán 1 mol de electrones desprendidos de la superficie metálica del sodio al iluminar ésta con radiación suficiente de 4800 Å si sabemos que la frecuencia umbral del sodio es de 5 · 10 14 s–1. (1 Å = 10-10 m)
7.- Calcula: a) la energía de un fotón cuya longitud de onda es de 5500 Å. b) la energía de un mol de fotones.
8.- Calcula la energía de un fotón de una lámpara de vapor de mercurio cuya longitud de onda es de 546 nm.
9.-
Calcula frecuencia y la longitud de onda de la radiación emitida por un electrón que pasa del estado excitado cuya energía es de –3,4 eV al estado fundamental de energía -13,6 eV. 10.-
La capa de ozono absorbe la radiaciones ultravioleta, capaces de producir alteraciones en las células de la piel, cuya longitud de onda está comprendida entre 200 y 300 nm. Calcular la energía de un mol de fotones de luz ultravioleta de longitud de onda 250 nm. SSoolluucciióónn:: 4,79 · 105 J.Números cuánticos
11.- a) Enuncia el principio de mínima energía, la regla de máxima multiplicidad y el de principio de exclusión de Pauli; b) cuál/es de las siguientes configuraciones
electrónicas no son posibles de acuerdo con este último principio (exclusión Pauli): 1s23s1; 1s22s22p7; 1s22s22p63s3; 1s22s22p1.
12.- Responde razonadamente a: a) ¿Los orbitales 2px, 2py y 2pz tienen la misma energía?; b) ¿Por qué el número de orbitales “d” es 5? (Selectividad COU. Murcia Junio 1998).
13.- El grupo de valores 3,0,3, correspondientes a los números cuánticos n, l y m, respectivamente, ¿es o no permitido? ¿Y el 3,2,–2? Justifica la respuesta.
14.- Indica los números cuánticos de cada unos de los 3 últimos e– del P.
15.- Indica el valor de los cuatro números cuánticos de cada uno de los electrones del átomo de titanio neutro (Z = 22)
16.- Indica el valor de los números cuánticos de cada uno de los seis últimos electrones del Mo (Z = 42).
17.- Justifica si es posible o no que existan electrones con los siguientes números cuánticos: a) (3, –1, 1, –½); b) (3, 2, 0, ½); c) (2, 1, 2, ½); d) (1, 1, 0, –½).
18.- Justifica si es posible o no que existan electrones con los siguientes números cuánticos: a) (2, –1, 1, ½); b) (3, 1, 2, ½); c) (2, 1, –1, ½); d) (1, 1, 0, –2) (Cuestión Selectividad La Laguna Junio 1997).
SOLUCIONES (Termoquímica)
1.- a) No, puesto que los rayos catódicos son electrones y éstos tienen la misma carga y la misma masa, independientemente del gas del que sean expulsados.
b) Sí, puesto que los rayos anódicos o canales, son núcleos atómicos y su mansa depende del número de protones y neutrones, mientras que su carga depende sólo del número de protones que tenga.
2.-
a) FALSA. Si sube a un nivel de mayor energía, absorberá energía.
b) VERDADERO. Se considera 0 la energía del electrón cuando abandona el átomo.
c) VERDADERO. Puesto que la energía el estado excitado es mayor que la del estado fundamental ∆E > 0.
3.-
a) Son manera de representar la forma y partes constituyentes del átomo. Son útiles en tanto tienen a hacernos una idea de cómo son en la realidad, puesto que intentan explicar las propiedades vistas en ellos.
b) Modelo de Bohr y modelo mecanocuántico.
c) Solo se describen las partículas fundamentales del átomo: protones, neutrones y electrones.
d) Órbita es una trayectoria perfectamente definida, mientras que orbital es la zona alrededor del núcleo en donde puede encontrarse a un electrón; normalmente se representa la zona de máxima probabilidad de encontrarlo; es por tanto, una parte del espacio sin límites fijos. 4.- 8 14 1 7 3 10 5,1 10 5,89 10 m s c s m
ν
λ
− − × = = = × × 34 14 1 19 1 6, 626 10 5,1 10 1, 602 10 eV E h J s s Jν
− − − ∆ = × = × × × × × = × 2,1 eV 5.- 23 34 1 0, 2 6, 02 10 6, 626 10 60 E = × × =n hν
× × × × − J× ×s s− = × -9 4, 8 10 J 6.- 8 14 1 7 3 10 6, 25 10 4,8 10 m s c s mν
λ
− − × = = = × ×(
)
34(
14 1 14 1)
20 0 . h 6, 626 10 6, 25 10 5 10 8, 28 10 cin e E − = × −ν ν
= × − J× ×s × s− − × s− = × − J 23 20 . n 6, 02 10 8, 28 10 cinetica cine e E = ×E − = × × × − =49860 J 7.- a) 8 34 7 3 10 / h 6, 626 10 5,5 10 foton c m s E J s mλ
− − × = × = × × × = × -19 3, 6 ×10 Jb) E(1mol)= × n Efoton =6, 02 10× 23×3, 6 10× −19J =217, 6 kJ 8.- 8 34 7 3 10 / h 6, 626 10 5, 46 10 foton c m s E J s m
λ
− − × = × = × × × = × -19 3, 64 ×10 J 9.- a)(
)
19 34 3, 4 13, 6 1, 602 10 h 6, 626 10 1 eV eV J E eV J sν
= ∆ = − − −− × × − = × × 15 2, 47 ×10 s-1 b) 8 15 -1 3 10 2, 47 10 m s c sλ
ν
× = = = × 121, 6 nm 10.- 8 23 34 7 3 10 6, 02 10 6, 626 10 2, 5 10 m s c E n h J s mλ
− − × = × × = × × × × × = × 479 kJ 11.- a) “No puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales”.
b) 1s22s22p7: No es posible, ya que en orbitales p (l=1) y m toma tres valores: -1.0 y 1, y como s solo toma dos valores posibles, únicamente puede haber 6 e– que tengan los cuatro número cuánticos distintos.
1s22s22p63s3: No es posible, ya que en orbitales s (l=0) y m toma un solo valor: 0, y como s solo toma dos valores posibles, únicamente puede haber 2 e– que tengan los cuatro número cuánticos distintos.
12.-
a) Si tienen la misma energía. Sólo al aplicar un campo magnético se desdoblan según la dirección de éste.
b) Por que en orbitales d (l=2) y m toma cinco valores posibles: –2, –1, 0, +1 y +2 correspondientes a los cinco orbitales.
13.-
a) 3,0,3: No permitido. Pues si l=0, entonces m solo puede tomar el valor 0. (–l ΡmΡ +l).
b) 3,2,–2: Sí permitido. Puesto que l < n y l=2, con lo que m puede tomar los valores:-2, -1,
0, +1 y +2. 14.- Z (P) = 15. Configuración electrónica: 1s2 2s2p6 3s2p3 n = 3; l = 1; m = –1; s = –½; n = 3; l = 1; m = 0; s = –½; n = 3; l = 1; m = +1; s = –½; 15.- n = 1; l = 0; m = 0; s = –½; n = 1; l = 0; m = 0; s = +½; n = 2; l = 0; m = 0; s = –½; n = 2; l = 0; m = 0; s = +½; n = 2; l = 1; m = -1; s = –½; n = 2; l = 1; m = 0; s = –½; n = 2; l = 1; m = +1; s = –½; n = 2; l = 1; m = -1; s = +½; n = 2; l = 1; m = 0; s = +½; n = 2; l = 1; m = +1; s = +½; n = 3; l = 0; m = 0; s = –½; n = 3; l = 0; m = 0; s = +½; n = 3; l = 1; m = -1; s = –½; n = 3; l = 1; m = 0; s = –½; n = 3; l = 1; m = +1; s = –½; n = 3; l = 1; m = -1; s = +½; n = 3; l = 1; m = 0; s = +½; n = 3; l = 1; m = +1; s = +½;
n = 4; l = 0; m = 0; s = –½; n = 4; l = 0; m = 0; s = +½; n = 3; l = 2; m = -2; s = –½; n = 3; l = 2; m = -1; s = –½ 16.-
Z (Mo) = 42. Configuración electrónica: [Kr] 5s2 4d4 n = 5; l = 0; m = 0; s = –½; n = 5; l = 0; m = 0; s = +½; n = 4; l = 2; m = –2; s = –½; n = 4; l = 2; m = –1; s = –½; n = 4; l = 2; m = 0; s = –½; n = 4; l = 2; m = +1; s = –½; 17.-
a) (3, –1, 1, –½); NO. Porque l no puede tomar valores negativos. b) (3, 2, 0, ½); SÍ. l <n; –l ΡmΡ +l; s γ(–½, ½ ). Orbital 3d
c) (2, 1, 2, ½); NO. Porque m > l
d) (1, 1, 0, –½). NO. Porque l = n y debe ser menor.
18.-
a) (2, –1, 1, ½); NO. Porque l no puede tomar valores negativos. b) (3, 1, 2, ½); NO. Porque m > l
c) (2, 1, –1, ½); SÍ. l <n; –l ΡmΡ +l; s γ(–½, ½ ). Orbital 2p
d) (1, 1, 0, –2) NO. Porque l = n y debe ser menor y s η(–½, ½ ).
Soluciones a los ejercicios de los apuntes:
A.- 8 14 1 7 3 10 3,5 10 8,5 10 − − × = = = × ×ν
λ
m s c s m Efotón= h xν
= 6,625 x 10–34 J s x 3,5 x 1017 s–1 = 2,34 x 10–19 JComo esta energía es inferior a la energía umbral el electrón no saldrá expulsado.
No tiene sentido emplear Ecinética = × −h
ν
Eioniz puesto que daría energía cinética negativa. B.- a) “n” (nº cuántico principal) es el nº de capa o nivel en la que está situado el e–.“l” (nº
cuántico secundario) representa el tipo de orbital: s, p, d o f.“m” (nº cuántico magnético) indica la orientación espacial del orbital. “s” (spín) indica el sentido de giro del e–.
b) “No puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales” c) “3p” : n = 3; l = 1; m = –1,0,+1; 3 orb. ⇒ 6 e–.
“3d” : n = 3; l = 2; m = –2,– 1,0,+1,+2; 5 orb. ⇒ 10 e–.
d) (1,0,0,½) ⇒ 1s
