Lista teoria atômica IQG 114

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Lista de Exercícios – Teoria Atômica (IQG 114) 
1. Através dos estudos envolvendo tubos de Crookes (tubos de descarga 
características dos raios catódicos) descobriu-se o elétron. Então, faça um resumo das 
evidências usadas por J. J. Thomson para deduzir que os raios catódicos constituem-se 
de partículas carregadas negativamente. 
2. Quais são as unidades do sistema internacional (SI) básicas para (a) o 
comprimento de onda da luz, (b) a frequência da luz, (c) a velocidade da luz? 
3. Classifique cada uma das seguintes afirmativas como falsas ou verdadeiras. Corrija 
as afirmativas que são falsas. (a) A luz visível é uma forma de radiação 
eletromagnética. (b) A frequência de radiação aumenta à medida que o comprimento 
de onda aumenta. (c) A luz ultravioleta tem comprimentos de onda maiores que a luz 
visível. (d) A radiação eletromagnética e as ondas sonoras movem-se à mesma 
velocidade. 
4. Qual é a frequência de radiação que tem um comprimento de onda de 0,452 pm? 
(b) Qual é o comprimento de onda de radiação que tem uma frequência de 2,55 x 1016 
s-1? (c) Quais radiações seriam visíveis a olho nu, as do item (a) ou do item (b)? (d) Qual 
a distância percorrida por uma radiação eletromagnética em 7,50 ms? 
5. Qual é a diferença entre um espectro contínuo e espectro de linhas. Como eu 
posso ter um espectro contínuo. 
6. Átomos de mercúrio excitados emitem luz intensa em um comprimento de onda 
de 436 nm. Qual é a frequência desta radiação? Utilizando as diferentes regiões do 
espectro eletromagnético, determine a cor associada ao seu comprimento de onda. 
7. Explique o experimento de Rutherford sobre o espalhamento de partículas  e seu 
modelo atômico. 
8. (a) O que significa dizer que a energia é quantizada? (b) Por que não notamos a 
quantização da energia nas atividades cotidianas? 
9. (a) Calcule o menor incremento de energia (um quantum) que pode ser emitido 
ou absorvido a um comprimento de onda de 812 nm. (b) Calcule a energia de um fóton 
de frequência 2,72 x 1013 s-1. (c) Que comprimento de onda de radiação tem fótons de 
energia 7,84 x 1018 J? Em que porção do espectro eletromagnético essa radiação seria 
encontrada? 
10. Um tipo de queimadura de sol ocorre com a exposição à luz UV de comprimento 
de onda na vizinhança de 325 nm. (a) Qual é a energia de um fóton com esse 
comprimento de onda? (b) Qual é a energia de um mol desses fótons? (c) Quantos 
fótons existem em uma rajada de 1,00 mJ dessa radiação? 
11. O que é radiação de corpo negro e o efeito fotoelétrico? 
12. O molibdênio metálico tem de absorver radiação com a frequência mínima de 
1,09 x 1015 s-1 antes que ele emita um elétron de sua superfície via efeito fotoelétrico. 
(a) Qual é a energia mínima necessária para produzir esse efeito? (b) Qual 
comprimento de onda de radiação fornecerá um fóton com essa energia? (c) Se o 
molibdênio é irradiado com luz com comprimento de onda de 120 nm, qual é a 
possível energia cinética máxima dos elétrons emitidos? 
13. Arrume em ordem crescente de comprimento de onda, os seguintes tipos de 
fótons de radiação eletromagnética: ondas de rádio, radiação infravermelha, luz 
visível, radiação ultravioleta. 
14. (a) A radiação infravermelha tem comprimento de onda no intervalo de 800 nm a 
1 mm. Qual é a frequência da radiação 8,00 x 102 nm? (b) Microondas, como as que 
são usadas em radares e para aquecer comida em fornos de microondas, têm 
comprimento de onda maior que 3 mm. Qual a frequência da radiação de 3,0 mm? 
15. Radiação  emitida pelo núcleo de um átomo de ferro 57 tem comprimento de 
onda de 86 pm. Calcule a energia de um fóton dessa radiação . 
 
16. Utilize a relação de De Broglie para determinar os comprimentos de onda dos 
seguintes objetos: (a) Uma pessoa de 85 kg esquiando a 50 km/h; (b) uma bala de 
revólver de 10,0 g detonada a 250 m/s; (c) um átomo de lítio movimentando-se a 2,5 x 
105 m/s. 
17. A velocidade de um elétron que é emitido de uma superfície metálica por um 
fóton de radiação eletromagnética é 2,2 x 103 km s-1. (a) Qual é o comprimento de 
onde desse elétron? (b) Nenhum elétron é emitido da superfície do metal até que a 
frequência da radiação alcance 1,00 x 1015 s-1. Quanta energia é requerida para 
remover um elétron da superfície do metal? (c) A que classe de radiação 
eletromagnética pertence o fóton? 
18. Explique como a existência de espectro de linhas é consistente com a teoria de 
Bohr sobre energias quantizadas para o elétron no átomo de hidrogênio. 
19. Quando as seguintes transições eletrônicas ocorrem no hidrogênio, a energia é 
emitida ou absorvida? (a) de n = 4 para n = 2; (b) de uma órbita de raio 2,12 Å para 
uma de raio 8,48 Å; (c) um elétron se junta ao íon H+ e fica no nível n = 3. 
20. Utilizando a Equação , calcule a energia de um elétron 
no átomo de hidrogênio quando n = 2 e quando n = 6. Calcule o comprimento de onda 
da radiação liberada quando um elétron se move de n = 6 para n = 2. Essa linha está na 
região visível do espectro eletromagnético? Se a resposta for sim, qual sua cor? 
21. Todas as linhas de emissão visíveis observadas por Balmer envolviam nf = 2. (a) 
Explique por que somente as linhas com nf = 2 foram observadas na região do visível 
do espectro eletromagnético. (b) Calcules os comprimentos de onda das primeiras três 
linhas na série de Balmer – aquelas cujo ni = 3, 4 e 5 – e identifique essas linhas no 
espectro de emissão (ver figura do espectro de linhas do Na e H). 
22. De acordo com o modelo de Bohr, um elétron no estado fundamental de um 
átomo de hidrogênio move-se em órbita ao redor do núcleo com um raio específico de 
0,53 Å. Na descrição do átomo de hidrogênio pela mecânica quântica, a distância mais 
provável do elétron ao núcleo é 0,53 Å. Por que essas duas afirmativas são diferentes? 
23. Quantos orbitais há em uma subcamada com (a) l = 0; (b) l = 2; (c) l = 1; (d) l = 3. 
24. Quais são os números quânticos, principal e de momentum angular do orbital, 
para cada um dos seguintes orbitais: (a) 3p; (b) 5d; (c) 4f; (d) 6s? 
25. Quantos elétrons no total podem ocupar (a) os orbitais 4p; (b) os orbitais 3d; (c) o 
orbital 1s; (d) os orbitais 4f. 
26. Quantos elétrons podem ter os seguintes números quânticos em um átomo? (a) n 
= 2, l = 1; (b) n = 4, l = 2, ml = -2; (c) n = 2; (d) n = 3, l = 2, ml = +1. 
27. (a) Para n = 4, quais são os possíveis valores de l? (b) Para l = 2, quais são os 
possíveis valores de ml? 
28. Dê os valores numéricos de n e l correspondentes a cada uma das seguintes 
designações: (a) 3p; (b) 2s; (c) 4f; (d) 5d. 
29. (a) Quais são as similaridades e diferenças entre os orbitais 1s e 2s do átomo de 
hidrogênio? (b) Em que sentido um orbital 2p tem caráter direcional? Compare as 
características direcionais dos orbitais px e dx
2-y
2 (isto é, em qual direção ou região do 
espaço a densidade do elétron é concentrada?) (c) O que você pode dizer sobre a 
distância média do núcleo de um elétron em um orbital 2s quando comparada a um 
orbital 3s? (d) Para o átomo de hidrogênio, liste os seguintes orbitais na ordem 
decrescente de energia (ou seja, os mais estáveis primeiro): 4f, 6s, 3d, 1s, 2p. 
30. Para certo valor do número quântico principal, n, como as energias dos subníveis 
s, p, d e f variam para (a) hidrogênio; (b) um átomo polieletrônico? 
31. (a) Quais são os possíveis valores do número quântico de spin do elétron? (b) Que 
peça de equipamento experimental pode ser utilizada para distinguir os elétrons que 
tenham valores diferentes do número quântico de spin de elétron? (c) Dois elétrons 
em um átomo ocupam o orbital 1s. Qual grandeza deve ser diferente para os dois 
elétrons? Que princípio governa a resposta a essa pergunta? 
32. (a) O que cada quadrícula em uma configuração de quadrículas representa? (b) 
Que grandeza é representada pelo sentido (para cima ou para baixo) das setas em uma 
configuração de quadrículas? (c) A regra de Hund é necessária para se escrever a 
configuração eletrônica do berílio?Explique. 
33. Os elementos Ga, Ge, As, Se e Br ficam no mesmo período na Tabela Periódica. 
Escreva a configuração eletrônica esperada para o estado fundamental dos átomos 
destes elementos, e prediga quantos elétrons desemparelhados, se existirem, cada 
elemento terá. 
34. Escreva as configurações eletrônicas condensadas para os seguintes átomos, 
usando as abreviaturas de núcleo de gás nobre apropriadas: (a) Cs; (b) Ni; (c) Se; (d) 
Cd; (e) Ac; (f) Pb. 
35. Dê o número de prótons, nêutrons e elétrons de um átomo de (a) trítio, 3H; (b) 
60Co; (c) 16O; (d) 204Pb. 
36. Identifique o isótopo que tem átomos com (a) 63 nêutrons, 48 prótons e 48 
elétrons; (b) 46 nêutrons, 36 prótons e 35 elétrons; (c) 6 nêutrons, 5 prótons e 5 
elétrons. 
37. (a) Quais características têm em comum os átomos de 12C, 13C e 14C? (b) Em que 
eles são diferentes? (Considere os números de cada tipo de partícula subatômica). 
38. Responda às seguintes perguntas com base no espectro eletromagnético: (a) Que 
tipo de radiação envolve menos energia: raios X ou microondas? Indique 
comprimentos de onda para justificar. (b) Que radiação tem frequencia mais elevada: 
radar ou luz vermelha? (c) Que radiação tem comprimento de onda mais longo: luz 
ultravioleta ou infravermelha? 
39. A luz verde tem comprimento de onda de 5,0 x 102 nm. Qual a energia em joules 
de um mol de fótons de luz verde? Qual a energia em joules de um único fóton? 
40. A linha mais proeminente no espectro de linhas do alumínio é encontrada em 
396,15 nm. Qual a frequência dessa radiação? Qual a energia de um fóton com esse 
comprimento de onda? 
41. Uma linha na série de Balmer de linhas de emissão dos átomos excitados de H tem 
um comprimento de onda de 410,2nm. De que cor é a luz emitida nessa transição? 
Quais os níveis quânticos envolvidos nessa linha de emissão? Quais são os valores de 
ninicial e nfinal? 
42. Um estado excitado possível para o átomo de H tem o elétron em um orbital 4p. 
Liste todos os conjuntos possíveis de números quânticos n, l e ml para esse elétron. 
43. Quando as seguintes transições eletrônicas ocorrem no hidrogênio, a energia é 
emitida ou absorvida? (a) de n=4 para n=2; um elétron se junta ao H+ e fica no nível 
n=3. 
44. A retina do olho humano é capaz de detectar luz quando a energia radiante 
incidente for de pelo menos 4,0 x 10-17J. Quantos fóton de comprimento de onda de 
600nm correspondem a essa quantidade de energia? 
45. Utilize o princípio de Aufbau (configuração eletrônica em ordem crescente de 
energia) para obter a configuração eletrônica do tecnécio. 
46. Indique quais os conjuntos de números quânticos são inaceitáveis para um átomo 
e explique o porquê: (a) (1,0,½, ½ ), (b) (3,0,0, ½), (c) (2,2,1, ½), (d)(4,3-2, ½), (e) 
(3,2,1,1). 
47. Qual dos orbitais, em cada um dos conjuntos, tem a menor energia? (a) 2s e 2p; 
(b) 3p e 3d; (c) 4d e 5f. 
48. O que é uma configuração eletrônica? Descreva a importância que o princípio da 
exclusão de Paulie a regra de Hund desempenham ao escreverem-se as configurações 
eletrônicas.