EJERCICIOS CORRESPONDIENTES A LA PRIMERA UNIDAD DE QUÍMICA

[pic 1]

INSTITUTO TECNOLOGICO NACIONAL

Instituto Tecnológico de Puebla

Ingeniería Mecánica

Ejercicios de Química Unidad 1

Profa. Fabiola Merlo Ruíz

Alumnos:

Sair Jordán Torres González

Valentín F lores Jiménez

Alam Yael Muñoz Rocha

EJERCICIOS CORRESPONDIENTES A LA PRIMERA UNIDAD DE QUÍMICA.

INGENIERÍA MECÁNICA.

1. La λ máxima de la radiación capaz de disociar la molécula  de  es de 175nm. ¿Cuál es la energía de enlace de dicha molécula en eV? [pic 2]

E= ¿?                                                       E= (6.63xJs)[pic 3][pic 4]

h=6.63xJs                             E= (6.63xJs)[pic 5][pic 6][pic 7]

c=3x                                  E=[pic 8][pic 9]

λ=175nm=7.08eV                    1eV -------- [pic 10][pic 11]

                                                                  x    -------- [pic 12]

E=h                                                         x=7.09eV[pic 13]

1. Explica por qué el espectro de H tiene muchas líneas aunque el átomo de H contiene solamente un electrón.

Es debido a la descomposición de la luz, al momento que se aplica un voltaje alto, el gas produce una luz el cual se puede observar sus líneas especiales a través.

1. Calcula la λ más corta y más larga en las series de a) Brackett y b) Paschen.

a)

= (1.097x) ()=[pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

=== 4.0514xcm= corta [pic 18][pic 19][pic 20][pic 21]

= (1.097x) (==1.4585xcm=larga[pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26]

b)

= (1.097x) ()   λ===1.8752x= corta[pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32]

= (1.097x) ()    )   λ===8.2041xcm= larga[pic 33][pic 34][pic 35][pic 36][pic 37][pic 38]

1. La  λ de un fotón de luz verde es de 540nm. Calcular: a) la frecuencia; b) la energía en joules y ergios.

λ= 540nm                                         f==[pic 39][pic 40]

f= ¿?                                                E= (6.63xJs)=3.67xJ[pic 41][pic 42][pic 43]

Energía de”J” y ergios                   Ergios= 3.67xergios [pic 44]

f=    E=    [pic 45][pic 46]

1. El Umbral de frecuencia para la emisión fotoeléctrica del cobre es de 1.1xHz. Determinar la energía máxima de los fotoelectrones (en joules y eV, cuando luz de frecuencia de 1.5xHz incide sobre una superficie de Cobre).[pic 47][pic 48]

Ei=hf                                                              Emax= 9.95xJ - 7.293xJ[pic 49][pic 50]

   = (6.63xJs) (1.5x)              Emax= 2.652xJ[pic 51][pic 52][pic 53]

   = 9.945xJ                                  Emax=1.655eV[pic 54]

w=Eo=hf

          = (6.63xJs) (1.1x)[pic 55][pic 56]

          = 7.293xJ[pic 57]

1. ¿Cuántos fotones de luz tiene una λ de 4000 A son necesarias para proporcionar 1 ergio de energía?

λ=4000 A = 4x   A= 1x                        f==7.5x[pic 58][pic 59][pic 60][pic 61]

E= (6.63xJs) (7.5x)[pic 62][pic 63]

= = 4.9725xergios[pic 64][pic 65]

1. Calcular la frecuencia y la energía (en ergios, joules y eV) de un cuanto de luz de λ=3000 A.                       f==1x[pic 66][pic 67]

λ= 3000Å= 3[pic 68]

EJ= (6.63xJ) (1x)= 6.63xJ                               [pic 69][pic 70][pic 71]

Eergios= (6.63xJ) ()= 6.63x ergios[pic 72][pic 73][pic 74]

EeV= = 4.13eV[pic 75]

1. Cuando se irradia un cierto metal con una luz de frecuencia igual a 3x, los fotoelectrones emitidos tenían dos veces más energía cinética que los emitidos cuando se irradia el mismo metal con una luz de frecuencia igual a 2x. Calcular la  para el metal.[pic 76][pic 77][pic 78]

Fi=3x                Ei= (6.63x) (3x) = 1.989xJ[pic 79][pic 80][pic 81][pic 82]

Fmax=2x          Emax= (6.63x) (2x) = 1.326xJ[pic 83][pic 84][pic 85][pic 86]

Fo=    E=hf             Eo=1.989x- 1.326x= 6.63x[pic 87][pic 88][pic 89][pic 90]

F==1x[pic 91][pic 92]

1. La función trabajo del sodio es de 2.3eV. ¿Cuál será la mínima λ de la luz capaz de producir emisión de fotoelectrones en este metal? ¿Cuál será la energía cinética máxima de los fotoelectrones, si la luz de 2000 A de λ incide sobre la superficie de sodio?

w= 2.3 eV                                        E= (6.63x)=9.945xJ[pic 93][pic 94][pic 95]

Ecin=2000 A                                  

Ecin=19.945x- 3.68x[pic 96][pic 97]

=9.94x[pic 98]

λ= (6.63x)=5.4x[pic 99][pic 100][pic 101]

1. ¿Dónde se aplica el principio de Dualidad de onda-partícula?

La dualidad onda-corpúsculo se usa en el microscopio de electrones, donde la pequeña longitud de onda asociada al electrón puede ser usada para ver objetos mucho menores que los observados usando luz visible.

1. ¿Qué son los números cuánticos?

Los números cuánticos se encuentran en la descripción matemática que se le da a cada orbital (ecuación de onda de Schrödinger). Schrödinger es el 5º modelo atómico y como ya he comentado anteriormente, busca describir las características de todos los electrones de un átomo.  Dichos dígitos se representan mediante letras y cada una de ellas nos indica la posición y energía de cada uno de ellos.

1. Un electrón es acelerado a través de una diferencia de potencial de 182 V. Determinar el valor de λ en nm.

λ=[pic 102]

λ= =3.9990xm[pic 103][pic 104]

1. Si se acelera un protón hasta alcanzar un décimo de la velocidad de la luz. ¿Cuál será la λ de D´Broglie asociada?

V=(3x)             λ== 1.32xm[pic 105][pic 106][pic 107][pic 108]

Protón= 1.67x[pic 109]

h=6.63xs                  [pic 110]

v= (3x) =3x[pic 111][pic 112][pic 113]

1. Haga corresponder cada uno de los siguientes valores de los números cuánticos siguientes con la designación de la letra adecuada (K, L, M, N, s, p, d, f).

Núm. Cuántico                                     Núm. Orbitales

1                                          K                    s

2                                         L                     sp

3                                         M                    spd

4                                          N                   spdf

1. ¿Cuántos electrones pueden introducirse en la capa n=3 antes de que el primer electrón entre en la capa n=4?

ΔE=λ ()[pic 114]

ΔE= (2.18xJ) ()= 1.05xJ[pic 115][pic 116][pic 117]

1. ¿En cuál de las siguientes transiciones electrónicas de un átomo de H emitirán fotones de mayor energía? (nota: No se requiere ningún cálculo).
   n=3 a n=2

n=2 a n=1

n=3 a n=1

n=1 a n=3

1. Considerar los siguientes niveles de energía de un átomo hipotético.
   =-1xJ
   =-5xJ=-10xJ
   =-15xJ
   a) Calcular la λ del fotón que se necesita para excitar un electrón de  a .[pic 118][pic 119][pic 120][pic 121][pic 122][pic 123][pic 124][pic 125][pic 126][pic 127]

λ1(6.63x)=-1.326xm[pic 128][pic 129][pic 130]

λ2(6.63x)=-1.989xm[pic 131][pic 132][pic 133]

b) ¿Cuál es el valor en Joules del cuanto de energía requerido para excitar un electrón de  a ?[pic 134][pic 135]

E= -10xJ – (-5xJ)= -1.5x[pic 136][pic 137][pic 138]

c) Cuando un electrón cae del nivel  a , se dice que el átomo sufre una emisión. Calcular la λ del fotón emitido en este proceso. [pic 139][pic 140]

d) Cuando el metal cobre se bombardea con electrones de alta frecuencia se emiten rayos X. Calcule la energía en Joule asociada con los fotones si la longitud de onda de los rayos X es de 0.206nm.

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