Repaso general de lo aprendido
Para acabar con la situación de aprendizaje, te dejo una batería de cuestiones y problemas que te pueden servir para aclarar ideas, practicar y asentar los conocimientos adquiridos.
Cuestiones
Primera cuestión
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 ΔE > 0.
Segunda cuestión
Contesta breve y razonadamente lo que se plantea en los apartados siguientes:
a) ¿Qué son los modelos atómicos y qué utilidad tienen?
b) Cita dos modelos atómicos que sirvan para indicar la situación energética del electrón.
c) ¿La distribución de todas las partículas que forman parte de los átomos está descrita por los modelos atómicos que has descrito en el apartado b)?
d) Explica las diferencias entre los conceptos de órbita y orbital.
Tercera cuestión
¿Son continuas la masa y la energía de los sistemas materiales? Explica tu respuesta.
Cuarta cuestión
Explica brevemente en qué consisten los principios de «dualidad onda-corpúsculo» e «indeterminación» y cómo influyen en el cambio conceptual entre el concepto de órbita y orbital.
Quinta cuestión
Responde razonadamente:
a) ¿Los orbitales «2px», «2py» y «2pz» tienen la misma energía?
b) ¿Por qué hay cinco orbitales de tipo «d»?
Sexta cuestión
¿El orbital descrito por la terna (3, 0, 3) es posible? ¿Y el orbital descrito por la terna (3, 2, -2)? Justifica tus respuestas.
Séptima cuestión
Indica los números cuánticos de:
a) Dos de los últimos electrones del átomo de oxígeno.
b) Los electrones de la capa más externa del titanio.
c) Los seis últimos electrones del átomo de molibdeno.
Octava cuestión
Enuncia el principio de Aufbau, la regla de máxima multiplicidad y el principio de exclusión de Pauli. ¿Cuáles de las siguientes configuraciones electrónicas no son posibles de acuerdo con el principio de exclusión de Pauli?
a) 1s23s1
b) 1s22s22p7
c) 1s22s22p63s3
d) 1s22s22p1
Novena cuestión
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)
Décima cuestión
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)
Problemas
Problema 1
El color amarillo de la luz del sodio posee una longitud de onda de 5 890 Å. Calcula la diferencia energética correspondiente a la transición electrónica que se produce, expresada en eV.
Problema 2
Calcula la energía emitida, expresada en julios, por 0.2 moles de fotones producidos por una radiación de 60 s-1 de frecuencia.
Problema 3
¿Qué energía cinética tendrán 1 mol de electrones desprendidos de la superficie metálica del sodio al iluminarla con una radiación de 4 800 Å, si la frecuencia umbral del sodio es de 5·1014 s-1?
Problema 4
Calcula:
a) La energía de un fotón cuya longitud de onda es de 5 500 Å.
b) La energía de un mol de esos fotones.
Problema 5
Calcula la energía de un fotón de una lámpara de vapor de mercurio cuya longitud de onda es de 546 nm.
Problema 6
Calcula frecuencia y la longitud de onda de la radiación emitida por un electrón que pasa de un estado excitado, cuya energía es de -3.4 eV, al estado fundamental de energía -13.6 eV.
Problema 7
La capa de ozono absorbe gran parte de la radiación ultravioleta, que puede producir alteraciones en las células de la piel, cuya longitud de onda está comprendida entre 200 y 300 nm. Calcula la energía de un mol de fotones de luz ultravioleta de longitud de onda 250 nm.
Problema 8
Una línea de la serie de Balmer de un espectro de emisión tiene una longitud de onda igual a 434 nm. ¿Cuál será el nivel de energía desde el que se produce la transición electrónica?
Problema 9
Basándote en la hipótesis de De Broglie, calcula:
a) La longitud de onda de la onda asociada a un electrón que se mueve a una velocidad de 4.7·106 m·s-1.
b) La frecuencia de esa onda y la zona del espectro a la que pertenece.
Problema 10
¿Cuál sería la velocidad a la que ha de moverse un protón para que la longitud de onda de su onda asociada tenga un valor de 8.63·10-13 m?
Problema 11
Según el modelo de Bohr, ¿qué tránsito electrónico es más energético, desde el nivel 2 al nivel 1 o desde el nivel 4 al nivel 2 del átomo? Razona la respuesta.
Problema 12
El potencial de ionización del hidrógeno es 1 310 kJ/mol. Explica si una radiación ultravioleta de λ = 50 nm, al incidir sobre átomos de hidrógeno en estado gaseoso y fundamental, provocará su ionización.
Problema 13
Una radiación con λ = 200 nm incide sobre la superficie de una lámina de magnesio. Determina la velocidad y la longitud de onda asociada a los fotoelectrones emitidos, si el trabajo de extracción es 3.7 eV.
Problema 14
La velocidad de un electrón se estima en 6.2·105 m·s-1 con una incertidumbre del 12 %. ¿Cuál será la indeterminación en su posición? Considera la masa del electrón constante.
Problema 15
Un electrón es acelerado en el seno de un campo eléctrico cuya diferencia de potencial es 1 800 V.
a) ¿Cuál será la longitud de onda asociada al electrón en movimiento?
b) ¿Cuál será la indeterminación en la posición del electrón si la precisión en la velocidad calculada es del 10 %?