(TEMA 4) 5. ¿Cuál de los siguientes instrumentos es más adecuado para medir las masas y las abundancias relativas de los isótopos de un elemento?
(A). Un generador de partículas α
(B). Una balanza electrónica acoplada a un espectrómetro de partículas α
(C). Un espectroscopio atómico
(D). Un espectrógrafo de masas
Solución: D. Una fuente o generador de partículas α fue el dispositivo que empleó Rutherford para bombardear una lámina de oro con el objetivo de deducir la estructura del átomo a partir de los ángulos de desviación de dichas partículas.
El espectroscopio atómico permite medir niveles de energía.
Con una balanza electrónica se puede pesar una muestra de un elemento químico, pero no discriminar entre los diversos isótopos contenidos en ella. Primero habría que separarlos. Eso es lo que hace el espectrógrafo de masas, que además permite medir por un método indirecto las masas de los isótopos separados.
(TEMA 5) 6. En mecánica cuántica, el principio de incertidumbre establece que…
(A). la masa de un electrón es indeterminada porque se puede convertir en energía, según E = mc2.
(B). en el estado fundamental de un átomo, en los orbitales de idéntica energía los electrones se encuentran desapareados y con los espines paralelos.
(C). no se puede predecir con total exactitud la trayectoria del electrón.
(D). un electrón no puede tener los cuatro números cuánticos iguales.
Solución: C. Este principio (también llamado relación de indeterminación de Heisenberg) establece la imposibilidad de conocer con exactitud absoluta determinados pares de magnitudes físicas observables, y entre estos pares está el del momento (producto de la masa por la velocidad) y la posición de un electrón simultáneamente (otro par, por ejemplo, es el constituido por la energía y el tiempo). Esto implica, en la práctica, que no se puede conocer con total exactitud la trayectoria que va a seguir el electrón, pues si se conociera exactamente su posición en un instante, el error en el vector velocidad sería infinito y viceversa.
La frase «En el estado fundamental de un átomo, en los orbitales de idéntica energía los electrones se encuentran desapareados y con los espines paralelos» es la regla de Hund.
La frase «Un electrón no puede tener los cuatro números cuánticos iguales» es el principio de exclusión de Pauli.
Finalmente, la expresión E = mc2 (o, más propiamente, ΔE = c2 Δm), debida a Einstein, no es la del principio de incertidumbre. La del principio de incertidumbre, aplicada a la posición y al momento, es: Δx·Δp ≥ ¼ (h/π).
(TEMA 5) 7. En el átomo de hidrógeno, para el número cuántico principal n = 2 solo son posibles soluciones de la ecuación de Schrödinger caracterizadas por las parejas de números (l, m) siguientes:
(A). (0, 0), (1, 1), (1, 0) y (1, –1)
(B). (1, 1), (0, 1) y (1, –1)
(C). (0, 0), (1, 1) y (–1, –1)
(D). (0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0) y (1, –1)
Solución: A. Para n = 2, el número cuántico l puede tomar los valores 0 y 1. Para l = 0 el número cuántico m solo puede tomar el valor 0; para l = 1, m puede tomar los valores 1, 0 y –1. Por lo tanto, las combinaciones posibles son (0, 0), (1, 1), (1, 0) y (1, –1).
