, para radiaciones electromagnéticas, la frecuencia se calcula c

Transcripción

1 Modelo 0. Pregunta B.- Considere los uatro elementos on la siguiente onfiguraión eletrónia en los niveles de energía más externos: A: s p 4 ; B: s ; C: 3s 3p ; D: 3s 3p 5. d) n el espetro del átomo hidrógeno hay una línea situada a 434 nm. Calule, en, para la transiión asoiada a esa línea. Datos. h = 6,6 34 s; N A = 6,03 3 ; = 3,00 m s. Puntuaión máxima por apartado: 0,5 puntos. d. Apliando la euaión de Plank: = h ν, para radiaiones eletromagnétias, la freuenia se alula ν =, por lo tanto, = h λ λ ,03 at = 6,6 = 4,5 = 75, at 3 Septiembre 07. Pregunta B.- Dados los siguientes elementos: A (Z = ), B (Z = 7) y C (Z = 0). ) Indique razonadamente uántos eletrones on m = 0 (número uántio magnétio) tiene el elemento A. Puntuaión máxima por apartado: punto. - e en el subnivel s: (, 0, 0, ± ½) - e en el subnivel s: (, 0, 0, ± ½) - e en el subnivel p: (,, 0, ± ½) - e en el subnivel 3s: ( 3, 0, 0, + ½) ó ( 3, 0, 0, ½) n total hay siete eletrones on número magnétio m = 0. unio 07. Pregunta A.- Responda justifiadamente las siguientes preguntas: a) Para el elemento on Z = 7 indique uántos eletrones tiene on número uántio m = 0 y detalle en qué orbitales. b) Para ada uno de los elementos X (Z = 7), Y (Z = 9) y Z (Z = 35) indique uál es su ión más estable y explique uál de esos iones tiene menor radio. Puntuaión máxima por apartado: 0,5 puntos apartados a) y ); punto apartado b). a. La onfiguraión eletrónia del elemento Z = 7 (Nitrógeno) es: 3 N s ;s ;p Las uaternas de los número uántios de los eletrones están formadas por ( n, l, m, s), donde n es el número uántio prinipal, l número uántio azimutal o seundario, m número uántio magnétio y s, número uántio de spin. Los dos eletrones del orbital s, tendrán omo número uántios las uaternas: (, 0, 0, ± ) Los dos eletrones del orbital s, tendrán omo número uántios las uaternas: (, 0, 0, ± ) Según el prinipio de máxima multipliidad de Hund, uno de los tres eletrones del Subnivel p tendrán omo número uántios una de las dos siguientes uaternas: (,, 0, + ) ó (,, 0, ) n total el átomo de nitrógeno tiene ino eletrones on número uántio magnétio (m) igual a ero. b. l ión mas estable de un elemento es el que le permite obtener mas fáilmente onfiguraión eletrónia de gas noble o uasi-noble, en los metales la obtendrá perdiendo eletrones, en los no metales ganado eletrones. 6 5 No metal 6 6 X( Z = 7) s s p 3s 3p X s s p 3s 3p Cl + e 6 6 Metal Y( Z = 9) s s p 3s 3p 4s Y s s p 3s 3p K + e No metal Z( Z = 35) s s p 3s 3p 4s 3d 4p Z s s p 3s 3p 4s 3d 4p Br + e

2 + Los iones loruro ( X ) y potasio ( Y ) tienen menor radio que el ión bromuro ( ) Z debido a que tienen + menos apas de eletrones. Los iones X y Y son isoeletrónios y por tanto al tener igual número de eletrones, tendrá menor radio el que tenga mayor Z, ya que su núleo estará formado por más neutrones y generará un mayor ampo elétrio que hará que la fuerza sobre los eletrones sea mayor y por tanto el radio menor. + l ión de menor radio será el atión potasio ( Y ). unio 06. Pregunta B.- Para los elementos A (Z = 6), B (Z = ), C (Z = 6), D (Z = 0) y (Z = 6), onteste razonadamente: a) Cuál de ellos presenta eletrones desapareados? b) De los elementos B, C y D, uál da lugar a un ión estable on menor radio? ) s la energía de ionizaión de C mayor que la de D? d) l elemento A, al unirse on hidrógeno forma un ompuesto binario que presenta enlae de hidrógeno? Puntuaión máxima por apartado: 0,5 puntos. a. Siguiendo el prinipio de aufbau para las onfiguraiones eletrónias y teniendo en uenta la regla de Hund en el llenado de los subniveles: A(Z = 6, C). s ;s p : eletrones desapareados en el subnivel p 6 B(Z =, Ne). s ;s p : Todos los eletrones apareados 6 4 C(Z = 6, S). s ;s p ;3s 3p : eletrones desapareados en el subnivel 3p 6 6 D(Z = 0, Ca). s ;s p ;3s 3p ;4s : Todos los eletrones apareados (Z = 6, Fe). b. Ión más estable: B, no forma iones es un gas noble C, forma un anión C (S ) D, forma un atión D + (Ca + ) s ;s p ;3s 3p ;4s ;3d : 4 eletrones desapareados en el subnivel 3d Los iones de C y D son isoeletrónios, tienen el mismo número de eletrones y diferente número de neutrones, su radio disminuye al aumentar la arga del ión, debido a que tendrá mayor número de neutrones generando mayor ampo elétrio y aumentando la fuerza de atraión sobre sus eletrones, por lo tanto el Ca + será menor que el del S.. La energía de ionizaión aumenta haia la dereha y haia arriba, C esta en el 3º nivel grupo 6 y el D esta en el 4º nivel grupo, por lo tanto, la energía de ionizaión de C es mayor que la de D. d. Falso, el arbono en el metano no forma enlae de hidrógeno ya que no tiene sufiiente eletronegatividad. unio 06. Pregunta A.- Conteste a ada una de las siguientes preguntas, justifiando su respuesta. a) Determine para el átomo de hidrógeno según el modelo de Bohr qué transiión eletrónia requiere una mayor absorión de energía, la de n = a n = 3, la de n = 5 a n = 6 o la de n = 9 a n =. b) Indique el grupo al que pertenee el elemento X si la espeie X tiene eletrones externos. ) n el átomo Z = 5 es posible que exista un eletrón definido omo (3,, 0, /)? d) n el sistema periódio los elementos Z = 5 y Z = 30 se enuentran en el mismo periodo. xplique uál de ellos tiene un proeso de ionizaión más endotérmio. Puntuaión máxima por apartado: 0,5 puntos a. Según el modelo atómio de Bohr, la energía del eletrón en el átomo de hidrógeno en inversamente R proporional al uadrado del número uántio prinipal = H donde R H es una onstante positiva. n La variaión de energía asoiada a un salto entre niveles viene expresado por: R = = H R H = f i R H n f ni ni n f

3 n = a n = 3: = R H = 0,39 R H 3 n = 5 a n = 6: = R H = 0,0R H 5 6 n = 9 a n = : = R H = 0,3R H 9 n la terera, se produe emisión, de las dos primeras, se requiere mayor absorión de energía uando se pasa del primer nivela al segundo nivel que uando se pasa de quinto al sexto. b. Si el ión X tiene eletrones externos, el elemento X tendrá dos menos, y por tanto su onfiguraión eletrónia en la apa de valenia será ns np 4, que orresponde a los elemento del grupo 6(grupo el oxígeno) o anfígenos. La onfiguraión eletrónia del elemento on Z = 5 (Mn) es: s ; s p ; 3s 3p ; 4s ; 3d La uaterna (3,, 0, /) orresponde a un eletrón situado en el terer nivel (n = 3), perteneiente al subnivel 3p (l = ). Teniendo en uenta que el subnivel 3p esta ompleto, se puede asegurar que existe un eletrón on estos números uántios. d. Por tratarse de átomos de un mismo periodo (4º), Mn(Z = 5) y Zn(Z =30), la energía de ionizaión aumenta al aumentar el número atómio, debido al aumento de la arga nulear y a la disminuión del radio atómio, aumentando por este motivo la fuerza de atraión del núleo sobre los eletrones. Teniendo en uenta lo anterior, tendrá mayor energía de ionizaión el Zn (Z=30) que el Mn (Z=5), y por tanto será más endotérmio el proeso on el Zn. Modelo 04. Pregunta A.- Cuando una muestra de átomos del elemento on Z = 9 se irradia on luz ultravioleta, se produe la emisión de eletrones, formándose iones on arga +.. Calule la veloidad de los eletrones emitidos si se utiliza radiaión on λ = 00 nm, sabiendo que el valor del primer potenial de ionizaión es 4,. Datos. m e = 9, 3 kg; h = 6,66 34 s; = 3 m s ; N A = 6,0 3. Puntuaión máxima por apartado: punto apartado ).. La energía que reibe el átomo en forma de radiaión se transforma en trabajo de extraión del eletrón y en energía inétia del eletrón emitido. ( radiaión) = W( extraión) + ( e emitidos) P.I. P.I. h ν = + m v N e ν = h = + m v A e λ λ N e A e , 3 6,66 = + 9, v ,0 3 v 5 e =,09 m s e Modelo 0. Pregunta B.- Indique si las siguientes afirmaiones son verdaderas o falsas, justifiando la respuesta. a) Un fotón on freuenia 000 s tiene mayor longitud de onda que otro on freuenia 00 s. b) De auerdo al modelo de Bohr, la energía de un eletrón de un átomo de hidrogeno en el nivel n = es uatro vees la energía del nivel n =. ) Cuando un átomo emite radiaión, sus eletrones pasan a un nivel de energía inferior. d) Los números uántios (3,,, +/) orresponden a un eletrón de la onfiguraión eletrónia fundamental del átomo de arbono. Puntuaión máxima por apartado: 0,5 puntos. a. FALSO. La longitud de onda es inversamente proporional a la freuenia λ =, a mayor freuenia ν menor longitud de onda. 3

4 b. VRDDRO. Según el modelo atómio de Bohr, la energía de un eletrón es inversamente proporional al uadrado de su número uántio prinipal. k n = : = k = f : : : = = 4 n k k n = : = 4. VRDADRO. Cuanto más erano se enuentra el eletrón del núleo menor es su ontenido energétio, si un eletrón salta a un nivel inferior, el átomo emite una radiaión. d. FALSO. Los eletrones del átomo de arbono se enuentran en los niveles de energía n = y n =, y las uaternas de números uántios de sus eletrones deberán empezar por o por. La uaterna propuesta puede orresponder a un eletrón de un átomo de arbono exitado. Modelo 0. Cuestión A. Para el onjunto de números uántios que apareen en los siguientes apartados, explique si pueden perteneer a un orbital atómio y, en los asos afirmativos, indique de qué orbital se trata. a) n = 5, l =, m l = b) n =, l = 0, m l = / ) n =, l =, m l = d) n = 3, l =, m l = 0 Puntuaión máxima por apartado: 0,5 puntos. - n Número uántio prinipal. Cuantifia el radio del orbital. n =,, 3, - l Número uántio seundario o azimutal. Cuantifia la forma del orbital. l = 0,,, n - m l Número uántio magnétio. Cuantifia la orientaión del orbital. m l 0, ±, ±, ±l a. Posible, umple las reglas de los números uántios. Corresponde a un orbital 5d b. No es posible. m l solo puede tomar valores enteros, si l = 0, m l solo puede tomar el valor 0.. No es posible. l solo puede tomar valores positivos ó 0. d. Posible, umple las reglas de los números uántios. Corresponde a un orbital 3p. Modelo 00. Problema A.- n el espetro del átomo hidrógeno hay una línea situada a 434,05 nm. a) Calule para la transiión asoiada a esa línea expresándola en b) Si el nivel inferior orrespondiente a esa transiión es n =, determine uál será el nivel superior. Datos: h = 6,6 34 s ; N A = ; R H =,0 ; = 3 m s Puntuaión máxima por apartado:,0 punto. a. Según la euaión de Plank, = h ν, siendo ν la freuenia y h la onstante de Plank. La freuenia de una radiaión luminosa se alula mediante su longitud de onda (λ) y la veloidad de la luz. = h ν 3 m s 34 : = h = 6'6 s = 4'5 ν = λ 9 λ 434'05 m Conoida la energía de la transiión, se ambian las unidades. 3 3 at = 4'5 6'03 = 75'5 at b. La energía de la transiión se puede relaionar on el salto eletrónio mediante la euaión: = R H n i n j i y j se refieren al nivel inferior y superior respetivamente. at 4

5 4'5 4 '5 = ' 0 : = n j ' 0 = 0' = 0' 04 n n 4 j = 5 n j = 5 j n j Septiembre 006. Problema B. Sabiendo que la energía que posee el eletrón de un átomo de hidrógeno en su estado fundamental es 3,65 ev. alule: a) La freuenia de la radiaión neesaria para ionizar el hidrógeno. b) La longitud de onda en nm y la freuenia de la radiaión emitida uando el eletrón pasa del nivel n = 4 al n =. Datos.- h = s; e = 6 C; = 3 m s l Puntuaión máxima por apartado: a) punto; b) y ) 0 5 puntos. a. La energía que posee el eletrón de un átomo de hidrógeno en su estado fundamental (s ), equivale a la energía desprendida por el eletrón al pasar del infinito (posiión donde el núleo no ejere influenia sobre él) al nivel n =, y es la neesaria para arranar al eletrón del átomo, denominada energía o potenial de ionizaión ( i ). ( ) i H = 3'65 ev '6 = ' ev 4 n j Conoida la energía neesaria para ionizar el átomo de hidrógeno, la euaión de Plank permite alular la freuenia de la radiaión que la produirá. ν = h ' = 6'6 34 = 3'9 s 5 s ( = h ν) b. Primero se alula la energía asoiada a la transiión mediante: = R H n < n n n onoida la energía se alula la freuenia y la longitud de onda. l valor de la onstante de Rydberg se obtiene de la energía que posee el eletrón en su estado fundamental = R H R H = = ' Para la transiión de n = 4 a n = : = ' 4 = 4'09 9 4'09 ν = = = 6' 7 s h 34 6'6 s Para radiaiones luminosas, la longitud de onda será: 3 m s 7 λ = = = 4'7 m = 47 ν 4 6' 7 s 4 9 m = 47 nm Modelo 005. Problema B.- Si la energía de ionizaión del K gaseoso es de 4 -. a. Calule la energía mínima que ha de tener un fotón para poder ionizar un átomo de K. b. Calule la freuenia asoiada a esta radiaión y, a la vista de la tabla, indique a qué región del espetro eletromagnétio pertenee.. Podría ionizarse este átomo on luz de otra región espetral? Razone la respuesta. n aso afirmativo, indique una zona del espetro que umpla diho requisito. 5

6 Datos: h = s; = 3 0 m s ; Número de Avogadro = Puntuaión máxima por apartado: a) y ) 0,5 puntos; b),0 punto. a. Se pide alular la energía de ionizaión de un átomo de K onoida la energía de ionizaión de un de átomos de potasio mín = 4 3 6'0 3 at = 6'94 b. La freuenia de la radiaión luminosa se obtiene a partir de la energía. 6'94 5 = h ν ν = = = '05 s ( Hz) h 34 6'63 s Para onoer la región del espetro de la radiaión se alula la longitud de onda y se ompara on la tabla. m 3 s 7 λ = = = '5 m ν 5 '05 s Por omparaión la radiaión se enuentra en la región del ultravioleta.. Cualquier radiaión uya energía asoiada sea mayor que el potenial de ionizaión del átomo produirá la ionizaión de este ( > 6 49 ). Teniendo en uenta que la energía es inversamente proporional a la longitud de onda (Sí λ disminuye, aumenta), radiaiones uya longitud de onda sea menor a 5 7 m produirán también la ionizaión del potasio, se loalizarán en la región de los Rayos X ó de los Rayos γ Modelo 004. Problema B.- Un eletrón de un átomo de hidrógeno salta desde el estado exitado de un nivel de energía de número uántio prinipal n = 3 a otro de n =. Calule: a) La energía y la freuenia de la radiaión emitida, expresadas en y en Hz respetivamente. b) Si la energía de la transiión indiada inide sobre un átomo de rubidio y se arrana un eletrón que sale on una veloidad de 670 km s Cuál será la energía de ionizaión del rubidio? Datos: R H =, N A = 6,03 3 átomos ;h = s; m eletrón = 9 3 kg Puntuaión máxima por apartado:,0 punto. a. La energía emitida por un átomo de hidrógeno exitado uando vuelve a su estado fundamental viene desrita por la siguiente expresión. = R H n n donde: - n Número uántio prinipal del estado iniial. - n Número uántio prinipal del estado final. - R H Constante de Rydberg ' = = '94 julios 3 atomo Nota: l signo negativo solo es ualitativo, india que la energía es de emisión. Para obtener la energía por, se multiplia por el número de Avogadro. julios 3 atomos 3 = '94 6'0 = 67' atomo julio Para el alulo de la freuenia se tiene en uenta. 6

7 '94 ν = 6'63 = h ν; ν = h 5 34 julios = '93 julios seg b. La energía de la radiaión se emplea en arranar un e a un átomo de rubidio y dotarle de la energía inétia neesaria para que adquiera una veloidad de 670 km s. ( radiaión) = ( ionizaión) + C ( eletrón) expresión de la que se puede despejar la energía de ionizaión del Rb ( ionizaión) = ( Radiaión) C ( eletrón) teniendo en uenta que la energía inétia del eletrón vendrá dado por la expresión: = m v e e sustituyendo 3 6 '94 9' ( '67 ) '94 '7 6'7 i = = = at 3 at 3 i = 6'7 6'03 = 403'54 at unio 00. Cuestión.- Indique razonadamente si son iertas o falsas ada una de las siguientes afirmaiones: a) Dos iones de arga + de los isótopos 3 y 4 del sodio (Z = ) tienen el mismo omportamiento químio. b) l ión de arga del isótopo 6 del oxígeno (Z = ) presenta la misma reatividad que el ión de arga del isótopo del oxígeno. ) La masa atómia aproximada del loro es 35,5 siendo este un valor promedio ponderado ente las masas de los isótopos 35 y 37, de porentaje de abundania 75 y 5 % respetivamente. d) Los isótopos 6 y del oxígeno se diferenian en el número de eletrones que poseen. Puntuaión máxima por apartado: 0,5. a. Verdadero. l omportamiento químio de los elementos es funión de la estrutura eletrónia de su apa de valenia. Los isótopos 3 y 4 del Na + tienen igual estrutura de eletrónia, y por tanto igual omportamiento químio. b. Falso. l ión O es estable por haber aptado dos e y tener onfiguraión de gas noble, mientras que al ión O tiene tendenia a reaionar para aptar un e más y de esta forma ompletar su última apa.. Verdadero. La masa atómia de los elementos es una media ponderada del número másio de los isótopos que lo forman en funión de su abundania M ( Cl) = = 37'5 gr 0 0 at - gr d. Falso. Los isótopos de un mismo elemento se diferenian en el número másio, teniendo igual número atómio, por lo tanto, tienen igual número de protones y eletrones pero distinto número de neutrones. unio 00. Problema A.- l espetro visible orresponde a radiaiones de longitud de onda omprendida entre 450 y 700 nm. a) Calule la energía orrespondiente a la radiaión visible de mayor freuenia. b) Razone si es o no posible onseguir ionizaión del átomo de litio on diha radiaión. Datos: arga del eletrón, e =,6 x C; veloidad de la luz, = 3,0 x m s ; nm = 9 m; onstante de Plank, h = 6,63 x 34 s; primera energía de ionizaión del litio = 5,40 ev. Puntuaión máxima por apartado:,0 a. La freuenia es inversamente proporional a la longitud de onda ν = por lo que la de mayor λ freuenia será la menor longitud de onda(λ = 450 nm) Hz 7

8 = h ν = h = 6'63 λ ( m ) 34 ( s) s = 4'4 9 b. Una radiaión será apaz de ionizar un átomo si la energía asoiada a ella es mayor que el potenial de ionizaión del átomo. La energía de una radiaión es diretamente proporional a su freuenia, por lo que si la energía asoiada a la radiaión de mayor freuenia(ó menor λ) supera el potenial de ionizaión del Litio, lo ionizará, en aso ontrario no. 4'4 ( ) ( ) ( ) λ = 450 nm = 4'4 = = '76 ev < P.I. ( Li) = 5'40 ev '6 ( ) ev No se ioniza el Litio. ( m) ( )