Calcula la energía de un mol de fotones de una radiación infrarroja de longitud de onda de 900 nm.

Transcripción

1 Calcula la frecuencia y la longitud de onda de una onda electromagnética cuyos fotones tienen una energía de 7, J. A qué región del espectro electromagnético pertenece? Calcula la energía de un mol de fotones de una radiación infrarroja de longitud de onda de 900 nm. Calcula la frecuencia y la energía de un fotón de las siguientes radiaciones: a) Luz verde de longitud de onda de 530 nm. b) Luz infrarroja de longitud de onda de 1,5 μm. Una lámpara de 100 W emite el 1% de la energía en forma de luz amarilla de longitud de onda de 589 nm. Calcula en número de fotones de luz amarilla emitidos por segundo. Durante cuánto tiempo tiene que estar funcionando para emitir un mol de fotones de luz amarilla? Calcula los moles de fotones de una radiación infrarroja de frecuencia necesarios para calentar 100 g de agua desde 0ºC hasta 100ºC. Hz Una solución acuosa que contiene disuelta una sal de vanadio absorbe radiación electromagnética cuyos fotones tienen una energía de 2, J. Calcula la longitud de onda de dicha radiación y comprueba que pertenece al espectro visible. El ozono se produce en la estratosfera como consecuencia de la luz ultravioleta que procede del Sol. La luz ultravioleta disocia, en primer lugar, una molécula de oxígeno en sus átomos y, a continuación, cada uno de estos se combina con una molécula de oxígeno para formar una de ozono. Calcula qué región de longitudes de onda de luz ultravioleta será efectiva para la producción de ozono, sabiendo que para disociar una molécula de oxígeno se necesitan 5,08 ev. El radar permite localizar e identificar un objeto y evaluar la distancia a la que se encuentra a través de microondas. Las microondas utilizadas por un aparato de radar tienen una longitud de onda de 10 cm. Calcula la frecuencia y la energía de un fotón de esa radiación. Cuando chocan un electrón y un positrón (antipartícula del electrón), sus masas se destruyen y se transforman en energía radiante en forma de dos fotones de igual energía. Calcula la energía desprendida en esta colisión en ev y la frecuencia y la longitud de onda de la radiación producida. Cuando un electrón del átomo de hidrógeno, previamente excitado, hace la transición electrónica de las niveles n = 5 a n = 4, emite una radiación electromagnética de frecuencia 7, Hz. Halla la diferencia de energía entre estos dos niveles. En la transición electrónica del átomo de hidrógeno del nivel cuántico n = 3 al nivel cuántico n = 1 se emite una radiación electromagnética de longitud de onda 103 nm. Sabiendo que la energía del electrón en el estado fundamental es -2, J, calcula la energía del electrón en el tercer nivel cuántico principal.

2 El espectro de emisión del sodio presenta una línea llamada raya D, cuya longitud de onda es 589 nm. Calcula la diferencia de energía, expresada en KJ/mol, entre los niveles entre los que se produce la transición. Cuántos fotones por segundo emite una lámpara de vapor de sodio de 25 W si suponemos que la radiación que emite es monocromática y de longitud de onda de 589 nm? Cuántos subniveles tiene el nivel cuántico n = 4? Cómo se designan? Hay algún subnivel del nivel n = 5 con energía menor que algún subnivel de n = 4? Cuál/es? Es posible que un electrón ocupe los subniveles simbolizados por 1s, 1p, 2p, 3p, 3f y 5g? Razone la respuesta. Entre las configuraciones electrónicas 1s 2 2p 1 ; 1s 2 2s 2 2p 6 3s 3 ; 1s 2 2s 2 2p 5 ; 1s 2 2s 2 2p 6 4s 1, indica cuál o cuáles representan un estado fundamental, un estado excitado o un estado prohibido, razonando la respuesta. Cuando un electrón de un átomo de potasio, que se ha excitado hasta un orbital 4d, efectúa una transición electrónica al orbital 4s, emite una radiación electromagnética muy débil de longitd de onda de 365 nm. Si la transición se produce desde un orbital 4d a un orbital 4p, la intensa radiación electromagnética emitida tiene una longitud de onda de 694 nm. Halla la diferencia de energía entre los orbitales 4s y 4p del potasio. En la taba se ha representado los orbitales del nitrógeno. Indica cuál/es corresponden a un estado fundamental, a un estado excitado, a uno prohibido o a uno ionizado, razonando la respuesta. Un átomo en su estado fundamental tiene dos electrones en el primer nivel de energía, ocho en el segundo, ocho en el tercero y uno en el cuarto. A partir de esa información, indica cuáles de las siguientes características es posible conocer: a) El número atómico. b) El número de protones del núcleo. c) El número de neutrones del núcleo. d) La masa atómica. Ordena los subniveles siguientes de menor a mayor energía: 1s, 3s, 4s, 2p, 4p, 5p, 6p, 3d, 5d, 4f.

3 Un electrón excitado de un átomo de hidrógeno vuelve a su estado fundamental y emite una radiación electromagnética de 180 nm. Calcula la frecuencia de la radiación y la diferencia de energía entre los dos niveles. Haz un boceto del espectro de emisión del hidrógeno. En el espectro de emisión del hidrógeno, explica: a) Por qué se compone de líneas en lugar de ser contínuo? b) Qué indica cada línea? c) Por que las líneas de cada serie están progresivamente más cerca unas de otras? Qué valores puede tomar el número cuántico m (m l ) para a) un orbital 1s; b) un orbital 3d; d) un orbital 4p? Cuáles de los siguientes grupos de número cuánticos son imposibles para un electrón de un átomo? a) (4,2,0,+½); b) (3,3,-3,-½); c) (2,0,1,+½); d) (4,3,0,+½); e (3,2,-2,- 1) La configuración electrónica del ión dipositivo de un elemento X es 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4. Indica razonadamente el número atómico del elemento X y la configuración electrónica de su ión X 3+ indicada en función del gas noble que le antecede. Dadas las configuraciones electrónicas siguientes: a) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 ; b) 1s 2 2s 2 2p 2 ; c) 1s 2 2s 1 ; d)1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 1 ; e) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 2 ; f) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6, indica si el elemento correspondiente es representativo de transición o de transición interna; el periodo al que pertenece y de entre los representativos, el elemento que es y la familia a la que pertenece. Por qué el número de elementos del quinto periodo es 18? Ordenar las siguientes especies químicas según el orden creciente de sus tamaños: Ar; S 2- ; K +, Cl -, Li +. En la tabla siguiente tenemos las energías de ionización (ev) del litio, el sodio y el potasio: 1ª 2ª 3ª 4ª Li 5,4 75,6 122,5 - Na 5,1 47,3 71,9 99,1 K 4,3 31,8 46,1 61,1 Por qué la primera energía de ionización disminuye del Li al K? Por qué la segunda energía de ionización de cada elemento es mucho mayor que la primera? Por qué no aparece el valor de la cuarta energía de ionización del Li? La longitud de onda de un fotón de luz verde es de 5, cm. Halla la energía de un mol de estos fotones.

4 Según Bohr, la energía, en ev, de los diferentes niveles del átomo de hidrógeno viene dada por la expresión E = -13,6/n 2. Calcula la longitud de onda de la primera línea de la serie de Balmer. Calcula la longitud de onda asociada a un electrón que se mueve a una velocidad de m/s. Indica cuál/es de los siguientes grupos de tres valores correspondientes a los números cuánticos n, l, m, no son permitidos: 2,0,0; 2,1,1; 2,2,0; 2,1,-1; 2,1,0; 2,1,2. Cuántos orbitales existen en el cuarto nivel energético de un átomo? De ellos, cuántos son s, p, d y f. Responder a la cuestión utilizando los números cuánticos. Escribir los números cuánticos correspondientes a un orbital 4d, a un subnivel 6p, de la capa M y de un electrón en un orbital 3s. Tienen los orbitales 2p x, 2p y y 2p z la misma energía? Y los subniveles 3s, 3p y 3d? Dadas estas dos distribuciones electrónicas para átomos neutros: A: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 y B; 1s 2 2s 2 2p 6 6s 1, cual de las siguientes afirmaciones es falsa? a) Para pasar de A a B se necesita energía. b) A representa un átomo de sodio en estado excitado. c) A y B representan elementos diferentes d) Se necesita menos energía para arrancar un electrón de A que de B. Siendo 9 y 30 los números atómicos del flúor y del cinc, escribe la configuración electrónica del ión fluoruro y del catión cinc. Escribe las configuraciones electrónicas de los siguientes iones: Cl - ; O 2- ; Na +, Ca 2+. Sabiendo que el número atómico del nitrógeno es 7, escribe la configuración electrónica externa del arsénico. El elemento 113 no se ha descubierto ni sintetizado. Cuáles serán las fórmulas de su óxido y de su cloruro? A qué elementos pertenecen las configuraciones electrónicas siguientes: a) 1s 2 2s 2 ; b) 1s 2 2s 2 2p 4 ; c) 1s 2 ; d) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 3 ; e) 1s 2 2s 2 2p 6 ; f) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1. El número de electrones de los elementos A, B, C, D y E es, respectivamente, 2, 11, 9, 12 y 13. Señala cuál de ellos es un gas noble; cuál, el más electronegativo, un metal alcalino, presenta numero de oxidación 3 y puede formar un nitrato cuya fórmula es X(NO 3 ) 2. Ordenar los siguientes elementos según el orden creciente de sus energías de ionización: F, Na; Cs y Ne. Sean los elementos Br, Se y Te. Señala razonadamente cuál de ellos tiene mayor electronegatividad, mayor energía de ionización y menor afinidad electrónica.

5 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 DE > 0. 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, J s; 1 ev = 1, J) Calcula la energía emitida por 0,2 moles de fotones producidos por radiaciones de 60 s 1. Calcula: a) la energía de un fotón cuya longitud de onda es de 5500 Å. b) la energía de un mol de fotones. 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. 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. a) Enuncia el principio de mínima energía, la regla de máxima multiplicidad y el de principio de exclusión de Pauli; b) cuál o cuáles de las siguientes configuraciones electrónicas no son posibles de acuerdo con este último principio (exclusión Pauli): 1s 2 3s 1 ; 1s 2 2s 2 2p 7 ; 1s 2 2s 2 2p 6 3s 3 ; 1s 2 2s 2 2p 1. Responde razonadamente a: a) Los orbitales 2p x, 2p y y 2p z tienen la misma energía?; b) Por qué el número de orbitales d es 5? 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. Indica los números cuánticos de cada unos de los 3 últimos e del P. Indica el valor de los números cuánticos de cada uno de los seis últimos electrones del Mo (Z = 42). 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). 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) Indica el nombre, símbolo, nombre del grupo a que pertenece y periodo de los elementos de números atómicos 3, 9, 16, 19, 38 y 51. a) Indica el nombre, símbolo y la configuración electrónica de los elementos de

6 números atómicos 12, 15, 17 y 37; b) cuántos electrones desapareados tiene cada uno de estos elementos en su estado fundamental. Un elemento neutro tienen la siguiente configuración electrónica: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5. Di el nombre del elemento, del grupo y el periodo a que pertenece. Cuál será la configuración electrónica de un elemento situado el grupo 10 y periodo 5? Escribe la configuración electrónica de la última capa de: a) el segundo alcalinoterreo; b) el tercer elemento del grupo 9; c) el selenio. Un átomo X tiene la siguiente configuración electrónica: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 5s 1. Explica razonadamente si las siguientes frases son verdaderas o falsas: a) X se encuentra en su estado fundamental; b) X pertenece al grupo de los metales alcalinos; c) X pertenece al 5º periodo del sistema periódico; d) Si el electrón pasara desde el orbital 5s al 6s, emitiría energía luminosa que daría lugar a una línea en el espectro de emisión.). Las primeras energías de ionización (en ev/átomo) para una serie de átomos consecutivos en el sistema periódico son: 10,5; 11,8; 13,0; 15,8; 4,3; 6,1. Indica cuál de ellos será un halógeno, cuál un anfígeno, y cuál un alcalino. (1 ev = 1, J). a) Define energía (potencial) de ionización y escribe la ecuación que representa el proceso de ionización; b) Explica razonadamente porqué, para un mismo elemento, las sucesivas energías de ionización aumentan. Ordena razonadamente los siguientes elementos: Fe, Cs, F, N y Si de menor a mayor: a) radio atómico; b) electronegatividad; c) energía de ionización. Dos elementos presentan las siguientes configuraciones electrónicas: A: 1s 2 2s 2 2p 6 ; B: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 a) Si los valores de las energías de ionización son 2073 y 8695 kj/mol, justifica cual será el valor asociado a cada elemento; b) por qué el radio atómico y la energía de ionización presentan tendencias periódicas opuestas? a) Justifica el orden de los siguientes átomos (Ba, Cs, Cl, Ag, I, He) según su radio atómico, su energía de ionización y su afinidad electrónica. b) Explica qué iones son mayores y cuáles menores que sus correspondientes átomos de los que proceden. Considere los elementos Be (Z=4), O (Z=8), Zn (Z=30) y Ar (Z=18). a) Según el principio de máxima multiplicidad o regla de Hund, cuántos electrones desapareados presenta cada elemento en la configuración electrónica de su estado fundamental? b) En función de sus potenciales de ionización y afinidades electrónicas, indique los iones más estables que pueden formar y escriba sus configuraciones electrónicas. Justifique las respuestas. Sean A, B, C y D cuatro elementos del Sistema Periódico de números atómicos 17, 18, 19 y 20, respectivamente.

7 a) Escribe sus configuraciones electrónicas. b) Indica razonadamente a qué grupo y periodo pertenecen. c) Indica razonadamente cuál es el elemento de mayor afinidad electrónica. d) Ordena los átomos en orden creciente de radio atómico. Sean cuatro elementos X, Y, Z y W de números atómicos 8, 16, 33 y 31, respectivamente: a) Escribe sus configuraciones electrónicas. b) Indica razonadamente a qué grupo y periodo pertenecen. c) Indica razonadamente cuál es el elemento de mayor afinidad electrónica. Señala justificadamente cuáles de las siguientes proposiciones son correctas y cuáles no: a) El número atómico de los iones Cs + es igual a de los átomos de Xe. b) Los iones Cs + y los átomos de Xe son isótopos. c) El potencial de ionización del Cs es menor que el del I. Datos: números atómicos: Xe = 54; Cs = 55; I = 53. La segunda energía de ionización del sodio es seis veces mayor que su primera energía de ionización. Sin embargo, la segunda energía de ionización del magnesio no llega al doble de la primera. Explica esa diferencia entre el Na y el Mg. La primeras energías de ionización de dos elementos A y B son: Elemento EI(KJ/mol) A B Primera Segunda Tercera A la vista es estos datos: a) Qué iones formarán con facilidad estos elementos? b) A qué grupos del sistema periódico pertenecen? Ordena las siguientes especies químicas por orden creciente de su radio atómico: Ca 2+ ; Cl - ; S 2- ; Ar y K +. El número atómico del estroncio es 38. a) Escribe la configuración electrónica de un átomo de estroncio en estado fundamental. b) Explica el ión que tiene tendencia a formar. c) Compara el tamaño del átomo con el del ión. Explica cuál tiene mayor radio. Teniendo en cuenta los elementos A (Z=8), B (Z=14) y C (Z=16), contesta razonadamente: a) Cuáles pertenecen al mismo grupo?

8 b) Cuáles pertenecen al mismo periodo? c) Ordénalos por orden decreciente de radio atómico. La configuración electrónica 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 corresponde a un ión dipositivo Y 2+. Cuál es el número atómico de Y? A qué periodo pertenece ese elemento. Cuántos electrones de valencia posee el elemento Y?