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ESTRUCTURA DE LA MATERIA
Ejercicios 2
1. Considera dos átomos de hidrógeno. El electrón del átomo 1 está en la órbita de Bohr n=1, y
el electrón del átomo 2 está en la órbita n=4.
a) ¿Cuál átomo está en el estado fundamental? (RESPUESTA: el 1)
b) En cuál átomo el electrón tiene mayor velocidad? (RESPUESTA: en el 1)
c) En cuál átomo el electrón tiene mayor (es decir, menos negativa) energía total?
(RESPUESTA: en el 2)
2. Considera el átomo hidrogenoide 4Be+3. Calcula:
a) La energía total del electrón en el estado fundamental. (RESPUESTA: -3.49 X 10-17
J).
b) La velocidad y la longitud de onda de de Broglie de ese electrón. (RESPUESTAS:
v=8.76 X 106 m/s; λ=0.0024 nm)
d) La frecuencia de la radiación absorbida en una transición de n=1 a n=5.
(RESPUESTA: 4.22 X 1016 s-1).
3. ¿Una característica bien conocida en el espectro de emisión del hidrógeno es la línea de
Balmer que proviene de la transición entre los estados ni = 3 y nf = 2. Encuentra la diferencia
de energía (en kJ/mol) entre estos dos estados y determina la frecuencia de la línea
espectral. (RESPUESTA: ∆E= 182 kJ/mol; ν = 0.46 x 1015 s-1).
4. El electrón del átomo de hidrógeno hace una transición desde un estado energético de
número cuántico principal ni al estado n = 2. si el fotón emitido tiene una longitud de onda de
434 nm, ¿cuál es el valor de ni? (RESPUESTA: n = 5)
5. La energía necesaria para remover un electrón de un átomo es su energía de ionización. En
términos del modelo atómico de Bohr, la ionización puede considerarse como el proceso en el
que el electrón se mueve a una órbita de radio infinito. Por tanto, podemos calcular la energía
de ionización de un átomo de hidrógeno en estado basal suponiendo que el electrón sufre
una transición del estado ni = 1 al estado nf = infinito.
a) Calcula la energía de ionización del átomo de hidrógeno (en kJ/mol) (RESPUESTA:
2.18 X 10-18 J)
b) Determina la longitud de onda máxima de la luz que podría causar la ionización del
átomo de hidrógeno (RESPUESTA: 91.2 nm)
c) ¿Se absorbe o se emite luz durante el proceso de ionización? (RESPUESTA:
absorbe)
d) Calcula la energía de ionización de un átomo de H en el estado excitado ni = 2
(RESPUESTA: 5.45 X 10-19 J).
6. Los neutrones térmicos son neutrones que se mueven a velocidades comparables a las de las
moléculas del aire a temperatura ambiente. Estos neutrones son los más efectivos para iniciar
una reacción nuclear en cadena entre los isótopos de 235U. Calcula la longitud de onda (en
nm) asociada a un rayo de neutrones que se mueven a 7.00 x 102 m/s. La masa de un
neutrón es = 1.675 x 10-27 kg (RESPUESTA: 0.563 nm).
7. ¿Cuáles son las limitaciones de la teoría de Bohr? ¿Qué es un orbital atómico? ¿En qué
difiere un orbital atómico de una órbita?
8.
a) ¿Cuál es el valor mínimo de n para =3? (RESPUESTA: n=4)
b) ¿Cuál es la letra usada para designar el subnivel con =3? (RESPUESTA: f)
c) ¿Cuál es el número de electrones en un subnivel con =3? (RESPUESTA: 14)
d) ¿Cuál es el número de diferentes subcapas cuando n=4 (RESPUESTA: 4)?
9.- ¿A cuáles subcapas corresponden los siguientes conjuntos de números cuánticos?
a) n=2, =1 (RESPUESTA: 2p); b) n=3; =2 (RESPUESTA: 3d); c) n=4, =3
(RESPUESTA: 4f); d) n=2, =1, m=0 (RESPUESTA: 2p); d) n=3, =1, m=-1, ms=+½
(RESPUESTA:3p)
10. Indica el número total de:
a) electrones p en el estado fundamental del átomo de F (Z=9) (RESPUESTA: 5)
b) electrones s en el estado fundamental del átomo de P (Z=15) (RESPUESTA: 6)