unidad II
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Universidad Andrs Bello
Facultad de Ciencias Exactas
Departamento de Ciencias Qumicas
Mara de los ngeles Aravena Castro
Otoo 2015
Unidad II:
Teora Cuntica y la Estructura Electrnica de los tomos
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Naturaleza de la luz y radiacin electromagntica.
Espectros atmicos.
El electrn.
El tomo de Bohr.
Nmeros cunticos y orbitales de los electrones.
Interpretacin y representacin de los orbitales del tomo de hidrgeno.
Configuraciones electrnicas, tabla peridica y propiedades peridicas.
Contenidos Unidad II
Bibliografa Recomendada:
Atkins P.W, Jones L. Qumica . 3ra edicin. Ed Omega. 1999. Captulo 7.
Chang R. Qumica. 9 Edicin. Ed MacGraw Hill. 2007. Captulo 8.
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Naturaleza dual de la luz
La luz o radiacin electromagntica presenta propiedades tanto de onda como de partcula.
Si un rayo de luz se hace pasar por dos medios diferentes (aire agua) sufre el efecto de difraccin.
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Si se hace pasar por un obstculo o por una rendija sufre el efecto de difraccin.
-
Si se hace pasar por diferentes rendijas a la vez sufre el efecto de interferencia.
-
La teora corpuscular fue enunciada por Isaac Newton (1642-1727) y luego desarrollada por Max Planck (1858-1947) y Albert Einstein (1879-1955)
Si un rayo de luz se hace incidir en una superficie lisa se produce el efecto de reflexin.
-
Si un rayo de luz se hace incidir sobre una superficie de un metal se desprenden electrones de la superficie metlica (efecto fotoelctrico)
-
La luz como una onda
La teora ondulatoria fue propuesta por Christiaan Huygens (1629 1695) y desarrollada por James Clerk Maxwell (1831 1879)
La luz se considera como una onda electromagntica formada por un campo elctrico variable que genera un campo magntico (Ley de Ampre). A su vez, el
campo magntico variable genera un campo elctrico (Ley de Faraday)
B es el campo magntico, E es el campo elctrico
-
La onda se propaga describiendo un sinusoide con los campos magntico y elctrico
perpendiculares entre s.
Esta onda posee algunas caractersticas fundamentales:
1.Tiene una longitud (l) que se expresa en unidades de longitud: m, cm (10-2 m) o nm
(10-9 m).
-
2. Tiene frecuencia (n) que corresponde al nmero de longitudes de onda por unidad
de tiempo. Se expresa como s-1 o en ciclos / s o en Hertz (Hz)
-
3. Tiene amplitud (A) que corresponde a la mxima altura que alcanza la onda
respecto a la lnea base. En las ondas electromagnticas se expresa en V / m.
-
4. Tiene velocidad (v) que corresponde al producto de la longitud y su frecuencia. Se
expresa en m / s.
En el caso de la radiacin electromagntica, la velocidad es la velocidad de la luz (c).
Ejemplo: Calcular la frecuencia de una radiacin de 250 nm.
c =lnn=c /l
n=3,00108 ms-1 / 25010-9 m
= 1,21015 s-1 o Hz
v =
c =
La velocidad de la luz (c), se considera constante y tiene un valor de 3,00108 m/s
-
Relacin entre la frecuencia y la longitud de una onda
De acuerdo a Maxwell, la onda electromagntica
tiene un componente elctrico y un componente
magntico, con la misma longitud de onda,
frecuencia y rapidez, pero que se mueven en planos
perpendiculares.
La frecuencia de una onda electromagntica es
inversamente proporcional a la longitud de onda de la
misma.
1
-
El espectro de la radiacin electromagntica
La longitud de onda de la luz visible es de entre 400 y 700 nm.
Las ondas de radio, TV, microondas y radiacin infrarroja tienen longitudes de onda mayores (frecuencias ms pequeas), y menos energa que la luz visible.
Los rayos gamma y X tienen longitudes de onda menores (frecuencias ms altas), y mayor energa que la luz visible.
-
Radiacin electromagntica
-
Teora cuntica de Planck
Los cuerpos calientes emitan radiacin con diferentes longitudes de onda (filamento de tungsteno de una ampolleta)
Al medir la energa radiante del cuerpo a altas temperaturas, sta es inversamente proporcional a la longitud de onda.
E = hn donde h es la constante de proporcionalidad o constante de Planck cuyo valor es 6,6310-34 Js
Planck postul que los cuerpos emitan o absorban energa en unidades discretas a las que llam cuantos.
La energa de estos cuantos es directamente proporcional a la frecuencia de la radiacin.
E 1
o expresado en trminos de frecuencia E n
-
Ejemplo: Calcular la energa de una radiacin cuya longitud de onda es 150 nm
La energa se emite en mltiplos enteros de hn
Como: =
; la ecuacin anterior (E = h) se puede escribir como:
E =hc
; donde c es la velocidad de la luz y es la longitud de la onda
E =hc
E =6,63 10;34 Js 3,00 108 m/s
150 10;9 m= 1,33 10;18 J
-
Ejemplo
Calcule la energa (en joules) de:
a. un fotn con una longitud de onda de 5,00104 nm (regin infrarroja)
b. un fotn* que tiene una longitud de onda de 5,00102 nm (regin de los rayos X).
a. A partir de la ecuacin
E = h c
E =(6,63 10;34J s)(3,00 108m/s)
5,00 104nm 10;9m
1nm
E = 3,98 10;21J
b. De la misma manera que se realizo se obtiene que la energa del fotn es igual a:
E = 3,98 10;15J
*Un fotn es una partcula de luz
-
Efecto fotoelctrico
Al hacer incidir un radiacin determinada sobre un metal se desprenden electrones cuyo nmero es proporcional a la intensidad de la luz.
Esto slo es posible si un rayo de luz se considera como un torrente de partculas que Einstein llam fotones.
Para poder sacar los electrones de la superficie del metal, la energa de la radiacin tiene que ser igual o superior a la energa de cohesin de estos electrones. Usando
la teora de Planck se tiene:
Donde W es la funcin de trabajo (energa de cohesin de los electrones) y KE es la
energa cintica del electrn emitido.
= +
-
Si la radiacin tiene una energa por debajo de la funcin de trabajo, nada ocurre.
Si la radiacin es mayor a la funcin de trabajo, la energa cintica de los electrones expulsados es proporcional a la frecuencia de la luz.
Asimismo, por encima del umbral, cuando se incrementa la intensidad de la luz (hay mayor cantidad de fotones) tambin lo hace el nmero de electrones expulsados.
Todos los metales experimentan este efecto, pero cada uno tiene una funcin de trabajo nico.
Por ejemplo, el Rb tiene W = 2,26 eV (3,6210-19J) y la plata tiene W = 4,73 eV (7,5810-19J)
1eV = 1,60210-19J
-
Todos los metales experimentan este efecto, pero cada uno tiene una funcin de trabajo nico.
h = KE + W
-
Ejemplo
La funcin de trabajo del metal titanio es de 6,931019 J.
1. Calcule la energa cintica de los electrones expulsados si se utiliza luz de frecuencia
2,501015 s1 para irradiar el metal.
KE = hn W
KE = (6,6310-34Js2,501015s-1) 6,9310-19J = 9,6510-19J
2. Cul es la longitud de onda mnima para provocar el efecto fotoelctrico en el titanio?
0 = hn W hn = W n = W / h
n = 6,93x10-19J / 6,63x10 -34 Js = 1,04x1015s-1
l = c /n l = 3,00108 ms-1 / 1,0410 15 s-1 = 2,8810-7 m = 288 nm
-
Luz y tomos
Cuando un tomo gana un fotn, entra en un estado excitado.
Este estado tiene demasiada energa, por lo que el tomo debe perderla y retornar a su estado original o fundamental, el estado ms estable del tomo.
Para representar estos cambios se utiliza un diagrama de nivel de energa.
-
Diagrama de nivel de energa
Emisin de luz
Emisin de luz
Emisin de luz
Energa
Estados
excitados
Ruta del fotn
Estado base
-
Espectros de Emisin
Si se descompone la luz visible, se observa que est compuesta de una gama de colores
continuos que van desde el color violeta al rojo y se llama espectro continuo (fig. 1)
Si se utiliza como fuente de luz aquella que proviene de un tubo de descarga que contiene en
su interior algn gas, el resultado obtenido es diferente. Cuando el tubo tiene hidrgeno, en
lugar de verse los colores del arco iris, se observan solo cuatro lneas coloreadas y aisladas,
llamadas espectro de lnea (fig. 2)
(fig. 1)
(fig. 2)
-
Espectro de lneas (o de emisin) de varios elementos
Tres series de lneas espectrales del tomo de hidrgeno
Serie del
ultravioleta
Serie del
visible Serie del
infrarrojo
-
El tomo de Bohr.
En 1913 Niels Bohr utiliz la teora cuntica de Planck Einstein para proponer un modelo de tomo que explicaba las lneas que aparecen en el espectro de emisin del tomo de hidrgeno.
Postulados del Modelo de Bohr
El modelo de Bohr implica que el tomo no puede estar en
cualquier estado de energa
El tomo slo puede absorber emitir fotones por trnsitos entre estados (rbitas permitidas)
Eso explicara la aparicin de lneas a frecuencias fijas en
los espectros
1. El electrn se mueve en rbitas circulares alrededor del ncleo.
2. No todas las rbitas son permitidas. Slo aquellas para las que el momento angular es un
mltiplo entero de h/2
3. El electrn solo absorbe o emite energa cuando pasa de una rbita permitida a otra. En una
rbita dada el electrn no emite energa.
-
La explicacin de las tres series de lneas espectrales por el mtodo de Bohr
Si el electrn pasa de una rbita de mayor
energa a una de menor energa, se emite una
radiacin. Si lo hace de una rbita de menos
energa a una de mayor energa, se absorbe una
radiacin. Esta sera la causa de los espectros de
emisin y de absorcin.
-
1. Los e- solamente pueden ocupar valores
especficos de energa (cuantizados)
2. Se emite luz si los e- se mueven de un nivel
de mayor energa a uno de menor energa.
En resumen del modelo atmico del tomo de Bohr (1913)
n (Numero cuntico principal) = 1,2,3,
RH (constante de Rydberg ) = 2,1810-18J
= 1
2
-
=
= 1
2 y =
1
2
=
2
2
= 1
2
1
2
Analoga de los procesos de emisin
Para un electrn que pasa de un nivel a otro se tiene, la diferencia de energa est
dada por:
-
Diferentes series en el espectro de emisin del hidrgeno atmico
Dado que esta transicin lleva a la emisin de un fotn de frecuencia y energa hn, podemos escribir:
= = 1
2
1
2
Cada lnea del espectro de emisin del tomo de hidrgeno corresponde a
determinada transicin en este tomo. Cuando analizamos muchos tomos de
hidrgeno, observamos todas las transiciones posibles y, por consiguiente, las
respectivas lneas espectrales
-
Se indican las series de transicin para el espectro de este tomo que llevan el nombre
de sus descubridores. La serie de Balmer fue ms fcil de estudiar porque muchas de
sus lneas caen en la regin visible.
-
Cul es la longitud de onda (en nanmetros) de un fotn emitido durante la transicin desde el
estado ni = 5 al estado nf = 2 en el tomo de hidrgeno?
Ejemplo
El signo negativo indica que esta energa est
asociada al proceso de emisin. Para calcular
la longitud de onda se omite el signo menos de
E porque la longitud de onda del fotn debe ser positiva.
= 1
2
1
2
= 2,18 10;181
52
1
22
= 4,58 10;19
=
=
=(6,63 10;34 )(3,00 108/)
4,58 10;19 = 434
-
La naturaleza dual del electrn
En 1924 Louis De Broglie (1892-1987) postul que toda la materia, especialmente los
electrones, tenan propiedades de onda, un electrn enlazado al ncleo se comporta
como una onda estacionaria.
De Broglie lleg a la conclusin de que las ondas se comportan como partculas, y
stas exhiben propiedades ondulatorias.
Dedujo que las propiedades de partcula y de onda se relacionan por medio de la
siguiente expresin:
=
donde , m y v son la longitud de onda asociada a una partcula en movimiento, su masa y velocidad, respectivamente.
-
Calcule la longitud de onda de la partcula en los siguientes dos casos:
a. Para una pelota de tenis que luego de ser golpeada viaja a unas 150 millas por
hora o 68 m/s. Calcule la longitud de onda asociada a una pelota de tenis de
6,0102 kg que viaja a esta velocidad.
b. Calcule la longitud de onda asociada a un electrn (9,10941031 kg) que se
desplaza a 68 m/s.
Ejemplo
Las unidades de las constantes de Planck son Js, m y v deben expresarse en kg y
m/s (1 J = 1 kg m2s 2 ), respectivamente
a. =
=6,6310;34 2 ;1
6,010;2 68 /
= 1,610;34
b. =
=6,6310;34 2 ;1
9,109410;31 68 /
= 1,110;5
-
Es imposible conocer con certeza y simultneamente tanto la posicin como el momento (masa por velocidad) de una partcula.
Principio de incertidumbre de Heisenberg
4
Donde p es la incertidumbre en la determinacin del momento y x es la incertidumbre en a determinacin de la posicin.
Si se determina con mucha precisin el momento (p muy pequeos), la posicin se hace ms imprecisa (x aumenta).
-
Segn este principio, los electrones no viajan en torno al ncleo en la rbita con una trayectoria definida como propone Bohr.
En 1926, Erwin Schrdinger (1901-1976) formul la ecuacin que relaciona el carcter dual de los electrones, conocida como funcin de Onda
El cuadrado de la funcin de onda (2) indica la probabilidad de encontrar un electrn en torno al ncleo. Esto se conoce como densidad electrnica y las
rbitas pasan a llamarse orbital atmico.
El problema es que esta ecuacin slo sirve para el tomo de H. Para tomos polielectrnicos se hacen aproximaciones de estos orbitales atmicos.
-
Probabilidad electrnica en el estado basal del tomo de Hidrgeno, 2 casos posibles:
Distancia r del ncleo
Distribucin de probabilidad radial: Probabilidad total de que un electrn est en una capa esfrica (suma de 2)
Probabilidad de que el electrn est en un punto 2
Distancia r del ncleo
1.
2.
-
Nmeros cunticos
1. Nmero cuntico principal (n)
Tambin llamado el nmero cuntico de la energa, indica la distancia aproximada desde el ncleo.
Indica el nivel de energa del electrn alrededor del tomo, y se deriva directamente de la ecuacin de Schrdinger.
Mientras ms grande es el valor de n, ms grande es la energa del orbital y, por lo tanto, la energa de los electrones ubicados en ese orbital.
Sus valores son enteros positivos, n = 1 , 2 , 3 , etc.
2. Momento angular ()
Indica los distintos subniveles de energa dentro del nivel principal n.
Tambin indica la forma de los orbitales alrededor del ncleo.
Sus valores son enteros positivos: 0 (n 1)
-
4. Nmero cuntico de espn (ms)
Indica el giro del electrn cuando se somete a un campo magntico.
Toma valores de + y
3. Nmero cuntico magntico (m) tambin llamado nmero cuntico de orientacin orbital Indica la orientacin en un campo magntico. Define las diferentes direcciones del orbital en el espacio alrededor del ncleo. Los valores pueden ser negativos o positivos (- 0 + )
-
Orbitales Atmicos
La relacin entre los nmeros cunticos y los orbitales atmicos se muestra en la tabla
a continuacin.
Cuando = 0, (2 + 1) = 1 y slo hay un valor para ml, por lo cual tenemos un orbital s.
Cuando = 1, (2 + 1) = 3, de modo que existen tres valores para ml o tres orbitales p, representados como px , py y pz .
Cuando = 2, (2 + 1) = 5, y existen cinco valores para ml; los respectivos cinco orbitales d se expresan con subndices ms complejos.
-
Representacin de la parte angular de la funcin de onda de los orbitales s (arriba
izquierda), p (arriba derecha) y d (abajo).
-
Representacin de la parte angular de la funcin de onda de los orbitales f
-
Valores permitidos
n
l
ml
1 2 3 4
0 0 1 0 1 2 0 1 2 3
0 0 -1 0 +1 0 -1 0 +1 0 -1 0 +1
s s p
-2 -1 0 +1 +2 -2 -1 0 +1 +2
s p d -3 -2 -1 0 +1 +2 +3
s p d f
-
En resumen:
1. El nmero cuntico principal (n) da cuenta del tamao del orbital.
2. Los valores del nmero cuntico del momento angular () definen la forma del orbital (s,p,d,f)
3. El nmero cuntico magntico (ml) indica la orientacin del orbital en el espacio
Ejemplo:
= 0, m = 0 (un orbital s)
= 1, m = -1,0,+1 (tres orbitales p orientados en los 3 ejes (x,y,z))
= 2, m = -2,-1,0,1,2 (cinco orbitales d orientados en los ejes y en los planos)
4. El nmero cuntico de espn ms, indica el giro del electrn, +1/2 o -1/2.
5. Un electrn en un tomo determinado queda completamente determinado por cuatro nmeros cunticos: n, , m y ms
6. No conviene indicar todos los nmeros cunticos individuales, por lo que es preferible emplear la notacin simplificada (n, , m, ms)
-
Ejemplo:
Problema: Qu valores de los nmeros cunticos de momento angular (l) y magntico (ml) se
permiten para un nmero cuntico principal (n) de 4? Cuntos orbitales se permiten para n=4?
Solucin: Los valores de van de 0 a (n-1), y para n = 4 son:
= 0,1,2,3. Los valores de m son de - , 0, +
As: = 0, m = 0 1 s = 1, m = -1, 0, +1 3 p = 2, m = -2, -1, 0, +1, +2 5 d = 3, m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 7 f
Hay 16 valores de ml, entonces hay 16 orbitales para n = 4
El nmero total de orbitales para un valor dado de n es n2, entonces para n = 4 hay 42 o 16
orbitales
-
La energa del electrn del tomo de
Hidrgeno est determinada slo por su
nmero cuntico principal.
En los tomos polielectrnicos, el nmero
cuntico principal y el nmero cuntico de
momento angular determinan la energa
de un electrn.
-
Configuracin Electrnica
Reglas para distribuir los electrones en los niveles de energa en tomos de ms de un
electrn.
1s1 se lee uno s uno Diagrama de Orbital
Principio de Mnima Energa.
Los electrones se irn aadiendo a orbitales en el sentido
de menor a mayor energa de los mismos. (Regla de
Aufbau)
-
Principio de mxima multiplicidad de Hund.
Cuando exista ms de una posibilidad para colocar los electrones en un mismo nivel
energtico, se colocarn los electrones de forma que se ocupe el mayor nmero de
orbitales de esta forma el espn ser el mximo posible.
La configuracin electrnica del carbono (Z = 6) es 1s22s22p2
Principio de exclusin de Pauli.
En un tomo no puede haber dos electrones con los mismos valores de los cuatro
nmeros cunticos. este principio se traduce en que slo es posible acomodar dos
electrones como mximo en cada orbital, que de esta forma tendran los mismos
valores de n, l y ml y diferiran en el de ms.
-
Configuraciones electrnicas fundamentales: llenado de orbitales
Z
1s
2s
2px
2py
2pz
Smbolo
H
1
1s1
He
2
1s2
Li
3
1s22s1
Be
4
1s22s2
B
5
1s22s22p1
C
6
1s22s22p2
N
7
1s22s22p3
O
8
1s22s22p4
F
9
1s22s22p5
Ne
10
1s22s22p6
-
Propiedades Peridicas
-
Metales alcalinos: ns1
Metales alcalino trreos: ns2
Halgenos: ns2np5
Gases nobles: ns2np6 ( Efecto de capa completa)
Familias de elementos
El valor del nmero cuntico principal n indica el perodo al cual pertenece el elemento,
la suma de los electrones con el valor de n ms alto (denominados electrones de
valencia) indica el grupo al cual pertenece dicho elemento.
Ejemplo: Determine a que perodo y grupo pertenece el Cloro de z = 17.
17Cl: 1s2,2s22p6,3s23p5
Debido a que n = 3, este elemento es del tercer perodo.
La suma de los electrones con n ms alto es 7, por lo que el Cloro es un elemento del
grupo VII A, o 17.
-
Carcter Metlico
Los elementos suelen dividirse en tres clases: metales, metaloides y no metales.
Cerca del 80% de los elementos son metales.
Las propiedades generales de los no metales y los metales son opuestas.
Los metaloides muestran algunas propiedades caractersticas tanto de metales como no metales.
-
La Tabla Peridica de los elementos
Per
od
o
Grupo
Lantnidos Actnidos
Elementos de transicin
Alcalinos
Alcalinotrreos
Halgenos
Gases Nobles
Elementos representativos
Tierras raras o elementos de doble transicin
-
Energas o Potenciales de ionizacin
Primera energa de ionizacin, I: Energa que se ha de suministrar al tomo para
eliminar su electrn ms externo. Depende de la fuerza con que el ncleo atrae a sus
electrones.
() + (): + ; >
se denomina primera energa de ionizacin (I1)
Siempre I1 < I2 < I3
(): + ()
: + ; Segunda energa de ionizacin (I2)
(): + ()
: + ; Tercera energa de ionizacin (I3)
-
Aumento del Potencial
Au
men
to d
el P
ote
nci
al
Tendencia general del primer potencial de ionizacin en el sistema peridico
-
Afinidad electrnica, Eae:
La energa absorbida o emitida para formar un in negativo a partir del tomo neutro
(estado gaseoso y condiciones estndar de presin y temperatura).
Si Rx exotrmica Eae > 0
Si Rx endotrmica Eae< 0
() + ; ()
; La afinidad electrnica es positiva si la reaccin es exotrmica, y
negativa, si la reaccin es endotrmica.
Un valor alto positivo de afinidad electrnica
significa que el ion negativo es muy estable (es
decir, el tomo tiene una gran tendencia a aceptar
un electrn), al igual que una alta energa de
ionizacin de un tomo significa que el electrn es
muy estable en el tomo.
-
Grupo
Afinidad electrnica
(kJ/mol)
-
Electronegatividad, X:
Tendencia de un determinado tomo a atraer un par de electrones compartido en un
enlace.
Escala estandarizada a X(F)=4
Escala de Mulliken: I + Eae
2
Fuerza de atraccin relativa de cada tomo
El tomo B
tiene los electrones
ms cerca
-
Los elementos con bajos potenciales de ionizacin y bajas afinidades electrnicas son electropositivos y tienen carcter metlico
Los elementos con altos potenciales de ionizacin y altas afinidades electrnicas son electronegativos y tienen carcter no metlico
El Flor es el elemento ms electronegativo de la tabla peridica
El Francio es el elemento ms electropositivo de la tabla peridica
-
Radio Covalente: la mitad de la distancia internuclear en las molculas diatmicas
gaseosas de los elementos no metlicos: O2, F2, Cl2, N2.
Radio metlico: la mitad de la distancia internuclear entre dos tomos en la red
metlica.
Radios Atmicos (Volmenes atmicos)
Radio Atmico
Nmero Atmico (Z)
Rad
io A
tm
ico
(p
m)
-
Aumento del radio atmico
Au
men
to d
el r
adio
at
mic
o
-
Radio Inico.
Los elementos pueden perder o ganar electrones para formar iones positivos (cationes)
o iones negativos (aniones). El radio de un catin es siempre menor que el tomo que
lo genera, mientras que el in negativo tendr siempre un radio mayor.
: + ;
+ ; ;
-
VARIACIN DE LAS PROPIEDADES PERIDICAS EN EL SISTEMA PERIDICO
-
1. La funcin de trabajo del metal cesio es de 3,421019 J.
a. Calcule la frecuencia mnima de luz requerida para liberar electrones del metal.
b. Calcule la energa cintica del electrn expulsado si se usa luz de frecuencia 1,001015 s 1
para irradiar el metal.
2. La energa mnima para liberar un electrn del metal de potasio es 3,7010-19J. Dispararn
el efecto fotoelctrico los fotones con frecuencia de 4,301014 Hz (luz roja) y 7,501014 Hz
(luz azul)?
3. Cual ser la frecuencia de la luz que tiene una longitud de onda de 456 nm?
4. La distancia promedio entre Marte y la tierra es de 1,3108 millas. Cunto tiempo tomara
trasmitir las imgenes de tv desde el vehculo espacial Curiosity, estacionado en la
superficie de Marte, hasta la tierra? (1milla = 1,61 km)
5. El color azul del cielo se debe a la dispersin de la luz solar por las molculas del aire. La
luz azul tiene una frecuencia aproximada de 7,5104 Hz.
a. Calcule la longitud de onda asociada a esta radiacin (en nm).
b. Calcule la energa en joules, de un solo fotn asociado a esta frecuencia
Ejercicios:
-
6. Un fotn tiene una frecuencia de 6,0104 Hz. Calcule la energa de un mol de fotones con esta frecuencia (1 mol = 6,0221023 unidades).
7. Cuando el cobre es bombardeado con electrones de alta energa, se emiten rayos
X. Calcule la energa (en joules) del fotn si la longitud de onda del rayo X es
0,154 nm.
8. Un electrn de un tomo de H experimenta una transicin desde un estado
energtico de nmero cuntico principal ni, al estado n=2. Si el fotn emitido tiene
una longitud de onda de 434 nm, Cul es la magnitud de ni?
9. Un haz de luz de 445 nm de longitud de onda incide sobre una superficie metlica
y la energa cintica de los fotoelectrones es del 70% de aquella que resulta
cuando luz de 410 nm incide sobre la misma superficie metlica. De acuerdo con
la siguiente tabla de funciones de trabajo (W), diga de que metal est compuesta
esta superficie.
Cesio 1,90 eV; Potasio 2,23 eV; Plata 4,74 eV; Tungsteno 4,58 eV
Dato: 1 eV = 1,6110-19J
-
Seale la combinacin de nmeros cunticos (n, l, ml, ms) del ltimo electrn en los siguientes casos (3 puntos)
n l ml ms
a. 5p2
b. 3d7
c. 4s2
De los siguientes conjuntos de nmeros cunticos para el electrn, indica los que sean falsos justificando la respuesta (3 puntos):
(2, 1, 0, -1/2)
(4, 2, -2, -1/2)
(2, 2, 1, +1/2)
Un electrn que tiene n = 3 y ml = 0. De entre las siguientes afirmaciones, seleccione la(s) respuesta(s) correcta(s) y explique su razonamiento. (4 puntos)
debe tener ms = +1/2
puede tener ms = +1/2 -1/2
puede tener l = 1, 2 3
puede tener l = 0, 1 2
Ejercicios de solemnes anteriores
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Al iluminar potasio con luz ultravioleta de una lmpara de mercurio de = 253,7 nm, la energa cintica mxima de los electrones emitidos es 5,0361019 J.
Calcule el valor del trabajo del potasio.
Calcule la longitud de onda a partir de la cual se produce efecto fotoelctrico.
Calcule la diferencia de energa en eV de los orbitales 1s y 2s de un tomo A, si la frecuencia de la radiacin emitida en la transicin 2s a 1s es de 1,951012 Hz.
Cul es la longitud de onda asociada a los electrones que se mueven a una velocidad que es la dcima parte de la velocidad de la luz?
Determine la longitud de onda de la lnea de la serie de Balmer del hidrgeno correspondiente a la transicin desde el nivel 5 al nivel 2.