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FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS
DEPARTAMENTO DE FISICO-QUIMICA
Estruct. Atómica y Molecular: QUI 530.301 (1S-2014)
Prof. Dr. Antonio Buljan.
o
GUIA DE EJERCICIOS N 2
PARTÍCULAS ELEMENTALES.
1. Indique las características más importantes de las tres partículas elementales que componen el átomo.
2. Describa los tres tipos de emisiones radioactivas que existen.
3. ¿Cuál es la diferencia fundamental que existe entre el modelo atómico de Thompson y el modelo de
Rutherford.
-13
-24
4. Se cree que el protón tiene un radio de 1.30 x 10 cm y una masa de 1.67 x 10 g. (a) ¿Cuál es la
3
densidad del protón en g/cm ? Suponga que el protón es esférico, de forma de poder aplicar
3
V = (4/3)πr . (b) ¿Que conclusión puede obtenerse de este resultado? (c) Una pelota de baloncesto
tiene un radio de 12.0 cm. ¿Cuál sería el peso de una pelota que tuviera la misma densidad del protón?
¿Podría levantarla?
1/3
-13
5. El radio aproximado de un núcleo, r, está dado por la fórmula r = A (1.3 x 10 cm), donde A es el
número de masa del núcleo. El radio atómico del átomo de 27
es aproximadamente 143 pm.
13 Al
(a) Suponiendo que los átomos son esféricos, calcule el porcentaje del volumen total del átomo de Al
fuese 1.00 km, ¿cuál sería el
que está ocupado por el núcleo. (b) Si el radio de un átomo de 27
13 Al
diámetro de su núcleo (en cm)? (c) ¿Que conclusión puede obtenerse de estos resultados?
6. A continuación se indica la composición en protones, neutrones y electrones de algunos átomos o
iones. Escriba el símbolo de cada átomo, utilizando la notación AZ XC :
–
+
–
+
–
+
–
+
(a) 18e , 18p , 20n, (b) 18e , 25p , 30n, (c) 46e , 47p , 62n, (d) 36e , 34p , 42n
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
7. Indique cuál es la radiación más energética: (a) radiación IR o las ondas de TV; (b) la luz verde o la luz
naranja; (c) una onda Hertziana o una de microondas; (d) la radiación UV o los rayos γ, (e) ¿De que
parámetro ondulatorio depende directamente la energía de la radiación electromagnética?
8. ¿Cuál es la frecuencia y energía por cuanto de: (a) una luz infrarroja con una longitud de onda de
5
400 nm y (b) una luz UV con una longitud de onda de 1.25 × 10 pm?
9. ¿Cuál es la longitud de onda y la energía por cuanto de: (a) una onda de radio con una frecuencia de
4 –1
19 –1
7.50 × 10 s , (b) un rayo γ con una frecuencia de 5.33 × 10 s .
10. ¿Cuántos fotones hay en un pulso de laser rojo que tiene una energía 4.45 × 10
onda de 400 nm?
–16
J y una longitud de
EFECTO FOTOELÉCTRICO
11. Si un haz de luz con una longitud de onda de 400 nm cae sobre una superficie de K metálico, se
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fotoemiten electrones con energía cinética de 1.38 × 10 J. (a) ¿Cuál es la energía de un fotón de
400 nm? (b) ¿Cuánta energía se requiere para liberar el electrón del metal? (c) ¿cuál es la frecuencia
umbral y la correspondiente longitud de onda de la luz requerida para liberar un electrón del potasio?
–19
12. La función trabajo del Cs es 2.1 eV y la del Ni, 5.0 eV, donde 1 eV = 1.60 × 10 J. (a) Calcule las λ0 y
ν0 para estos dos metales. (b) ¿Habrá fotoemisión de electrones en el Cs con una luz UV de
λ = 4000 Å? ¿Y en el Ni?
ESPECTROS ATÓMICOS Y ÁTOMO DE BOHR
13. ¿Cuál es la longitud de onda y frecuencia de la línea espectral que corresponde a una transición
electrónica que va desde el nivel n = 3 al nivel n = 2 en el átomo de hidrógeno?
14. ¿Cuál es la longitud de onda y frecuencia del fotón que puede inducir una transición electrónica desde
2+
el nivel n = 2 al nivel n = 5 en el ion 3Li ?
15. Las líneas espectrales del hidrógeno en la región visible del espectro electromagnético corresponden a
las transiciones electrónicas desde niveles superiores hasta el nivel n = 2. ¿Cuál es la transición
electrónica que corresponde a la línea espectral cuya longitud de onda es de 410.2 nm.
16. Calcule el radio y la velocidad que lleva el electrón del ion 92U
Comente sus resultados.
91+
cuando se encuentra en el nivel n = 1.
DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA
17. ¿Cual es la longitud de onda de de Broglie de (a) Una bolita de 5 g que viaja a 10 cm/s, (b) la misma
bolita viajando a 200 km/s, (c) un átomo de He viajando a 16.000 km/h. Comente y compare ambos
resultados.
18. Cuando un electrón es sometido a una diferencia de potencial de 1 V, adquiere una energía de
1 electrón-Volt (1 eV). ¿Que diferencia de potencial es necesaria para que un electrón adquiera una
–19
longitud de onda de 1 Å? (1 eV = 1.6022 × 10 J)
19. Calcule: (a) la longitud de onda de un haz de electrones acelerado por un incremento de voltaje de
110 V, y (b) la energía cinética de un electrón que tiene una longitud de onda de de Broglie de
–8
1.5 × 10 cm.
PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE.
20. Un electrón viaja en el espacio con una rapidez de c/12. Suponga que un físico logra medir esta
3
velocidad con 5 c.s. y que el error del aparato de medición es de 5 × 10 m/s. ¿Cual es es la
incertidumbre mínima con que se podrá determinar la posición de este electrón?
–31
me = 9.109534 × 10 kg.
21. En un átomo poli-electrónico, los electrones cercanos al núcleo se mueven con una gran rapidez.
Determine la incertidumbre en la posición de un electrón (cercano al núcleo) de un átomo de Na cuya
6
–31
velocidad es de 7.5 × 10 m/s ± 1%. me-= 9.11 × 10 kg