Preguntas de exámenes de Principios de Química y Estructura | Bloque 3 de problemas | A. El átomo mecanocuántico

La solución de cada pregunta puede verse pulsando sobre su enunciado

Parte 1. Al irradiar K policristalino con la línea de 364,6 nm del H se liberan electrones del K con una energía cinética máxima de 1,778·10^–19 J, y al irradiarlo con luz ultravioleta de una lámpara de Hg de 253,7 nm, la energía cinética máxima de los electrones emitidos es 4,160·10^–19 J. ¿Cuánto vale la función de trabajo o “energía de atadura” del K policristalino?

(A). En torno a 3,67·10^–19 J
(B). En torno a 5,94·10^–19 J
(C). En torno a –9,61·10^–19 J
(D). Faltan datos en el enunciado para poder hacer los cálculos.

Parte 2. Calcular la velocidad máxima que adquirirían los electrones del K policristalino si fuesen irradiados con luz azul de 470 nm. (La masa del electrón es: 9,1·10^–31 kg; si se necesitaran otros datos, determinarlos a partir del ejercicio anterior).

(A). La 1/470 parte de la velocidad de la luz
(B). En números redondos, 350 kilómetros por segundo
(C). Muy próxima a la velocidad del sonido (unos 340 m/s)
(D). Del orden de 1 milímetro por segundo

Parte 3. ¿Qué longitud de onda máxima tendría que tener un fotón para poder arrancar un electrón del potasio policristalino? (Dato: c (velocidad de la luz) = 2,998·10⁸ m/s; si se necesitaran otros datos, deducirlos de los ejercicios anteriores).

(A). Aprox. 3·10⁸ m
(B). La de la radiación UV de longitud de onda más alta posible (unos 400 nm)
(C). 253,45·10^–3 nm
(D). Unos 541 nm

Parte 1. Para que un fotón pueda arrancar un electrón a una superficie de cesio, su longitud de onda ha de ser, como máximo, de 6600 Å. ¿Cuál es la “energía de atadura” del cesio? (1 Å = 10^–10 m; velocidad de la luz: c = 3·10⁸ m/s; constante de Planck: 6,63·10^–34 J·s).

(A). Aprox. 4,3·10^–40 J
(B). 198 J
(C). Aprox. 10^–27 J
(D). Ninguna de las otras respuestas es correcta.

Parte 2. ¿Qué energía cinética máxima tendrían los fotoelectrones arrancados si se iluminara la superficie de cesio con luz de 5000 Å?

(A). Aprox. 9,7·10^–20 J
(B). Aprox. 3·10^–19 J
(C). 29,5 J
(D). Ninguna de las otras respuestas es correcta.

Parte 3. La velocidad máxima con que salen los fotoelectrones del metal cuando este se ilumina con luz de 5000 Å es 4,62·10⁵ m/s. ¿Cuál es la masa de un electrón?

(A). 6,63·10^–34 kg
(B). 1,6·10^–19 kg
(C). 9,1·10^–31 kg
(D). 1,38·10^–23 kg

Parte 1. La constante de Rydberg, expresada en cm^-1, vale aproximadamente R = 1,097·10⁵ cm^-1. Sabiendo que la constante de Planck vale 6,626·10^-34 J s y que la velocidad de la luz es 3·10⁸ m/s, expresar la constante de Rydberg en julios.

(A). Aprox. 2,18·10^-24 J
(B). Aprox. 2,18·10^-22 J
(C). Aprox. 2,18·10^-20 J
(D). Aprox. 2,18·10^-18 J

Parte 2. Calcular la longitud de onda de la radiación emitida cuando, en un átomo de hidrógeno, el electrón cae desde la órbita de número cuántico principal 100 a la órbita de número cuántico principal 99 (la ecuación de Rydberg es: ν = Rc [(1/n₁²) – (1/n₂²)]).

(A). Aprox. 0,0018 cm
(B). Aprox. 0,09 cm
(C). Aprox. 0,22 cm
(D). Aprox. 4,49 cm

Parte 3. ¿Cuánta energía sería necesaria para ionizar un átomo de hidrógeno que se encuentra en el estado electrónico correspondiente a n = 100?

(A). 100 veces la energía que sería necesaria si estuviera en el estado n = 1
(B). La centésima parte de la energía que sería necesaria si estuviera en el estado n = 1
(C). Prácticamente infinita
(D). Aprox. 2,18·10^-22 J

Parte 1. Solo una de las siguientes configuraciones electrónicas puede corresponder al estado fundamental de cierto elemento de transición:

(A). 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵
(B). 1s ²2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 4p⁶
(C). 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰
(D). 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s²

Parte 2. Las valencias iónicas con las que puede actuar el elemento que tiene la configuración correcta del apartado anterior son…

(A). 1, 3, 5 y 7
(B). 2 y 5
(C). 2 y 3
(D). 4 y 7

Parte 3. Uno de los cationes que puede formar el elemento al que nos estamos refiriendo tiene la siguiente configuración electrónica en su estado fundamental:

(A). 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵
(B). 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴ 3d¹⁰
(C). 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 4p⁶
(D). 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

Parte 1. Cuando el electrón del átomo de H pasa desde el primer estado excitado al estado fundamental emite un fotón cuya longitud de onda es 1,215×10^-5 cm. Por otro lado, se sabe que los colores verde, amarillo, naranja, y rojo ocupan, aproximada y respectivamente, las siguientes franjas del espectro electromagnético: 495-566 nm, 566-589 nm, 589-627 nm y 627-770 nm. Calcular el valor de la constante de Rydberg en unidades del sistema internacional.

(A). Se obtiene un valor comprendido entre 1,5× 10^-5 y 2,0 × 10^-5 cm^-1.
(B). Se obtiene un valor comprendido entre 1,090 × 10⁷ y 1,100 × 10⁷ m^-1.
(C). El valor está en torno a 109737 cm^-1.
(D). El valor está en torno a 8,314 J/molK (que equivale a 0,082 atmL/molK).

Parte 2. ¿De qué «color» sería un fotón emitido por un átomo de H cuando su electrón pasa desde el nivel n = 3 al n = 2?

(A). verde
(B). amarillo
(C). naranja
(D). rojo

Parte 3. Calcular la energía necesaria para ionizar un solo átomo de H (Datos: constante de Planck: h = 6,626×10^-34Js; velocidad de la luz: c = 2,998×10⁸m/s.)

(A). El valor que se obtiene está entre 1×10^-18 y 5×10^-18J
(B). El valor que se obtiene está entre 1×10⁷ y 3×10⁷cm^-1
(C). El valor que se obtiene está entre 5×10^-27 y 9×10^-27J
(D). El valor que se obtiene está en torno a 13,6 J

Parte 1. Un átomo de hidrógeno que se encuentra en su estado electrónico fundamental se excita y pasa a un estado tal que su electrón se coloca en el orbital 3p_x. ¿Cuáles de las siguientes serían las configuraciones electrónicas del átomo de hidrógeno antes y después de la excitación?

(A). 1s¹ y 3s¹, respectivamente
(B). 1s⁰ y 3p¹, respectivamente
(C). 1s¹ y 3p¹, respectivamente
(D). 3p¹ y 3p_x¹, respectivamente

Parte 2. ¿Qué energía es necesaria para excitar al electrón del átomo de H desde el estado electrónico fundamental al estado en que el electrón se halla en el orbital 3p_x? (Datos: la ecuación de Rydberg es: ṽ = R_H [(1/n₁²) – (1/n₂²)]; la constante de Planck es 6,626·10^–34J s; la velocidad de la luz es 2,998·10⁸ m/s; la constante de Rydberg para el hidrógeno vale 1,097·10⁷ m^–1).

(A). 1,9·10^–18 J
(B). 6,626·10^–15J
(C). 0,975 J
(D). No se puede calcular porque se desconoce la energía del orbital 3p_x.

Parte 3. Cuando el electrón de un átomo de hidrógeno pasa desde el orbital 3d_x²–y² al orbital 3p_x…

(A). se absorbe un fotón de 3·10^–16 J de energía.
(B). no hay cambio de energía neto.
(C). se emite un fotón de 1,2·10^–17 J de energía.
(D). se emite un fotón de 6,626·10^–15J de energía.

Parte 1. Para que un fotón pueda arrancar un electrón a una superficie de cesio, la longitud de onda del fotón ha de valer como máximo 6600 Å. ¿Se puede calcular con estos datos la «energía de atadura» del cesio? (1 Å = 10^–10 m; velocidad de la luz: c = 3·10⁸ m/s; constante de Planck: 6,63·10^–34 J·s).

(A). Sí, aprox. 4,3·10^–40 J
(B). Sí, 198 J
(C). Sí, aprox. 10^–27 J
(D). Sí, pero es un valor muy distinto a los de las otras respuestas.

Parte 2. ¿Qué energía cinética máxima tendrían los fotoelectrones arrancados si se iluminara la superficie de cesio con luz de 5000 Å?

(A). Aprox. 9,7·10^–20 J
(B). Aprox. 3·10^–19 J
(C). 29,5 J
(D). 2 · 10^–27 J

Parte 3. La velocidad máxima que pueden alcanzar los fotoelectrones del metal cuando este se ilumina con luz de 5000 Å es 4,62·10⁵ m/s. Calcular la masa del electrón.

(A). 6,63·10^–34 kg
(B). 1,6·10^–19 kg
(C). 9,1·10^–31 kg
(D). 1,38·10^–23 kg