2 lista estrutura atômica 20192 CORRIGIDA

Prévia do material em texto

QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA/ 2019 - 2ª LISTA DE EXERCÍCIOS – ESTRUTURA 
ATÔMICA 
Nome: ____________________________________ _______ _Professora: Jeanny ____ Curso: Farmácia 
Questões conceituais 
1. Como Rutherford interpretou as seguintes observações feitas durante seus experimentos de dispersão de partículas α? a) A maioria das 
partículas α não é muito desviada quando passava pela película de ouro. (b) Poucas partículas α eram desviadas com um ângulo muito grande. 
c) Por que o modelo nuclear de Rutherford é mais consistente com seus experimentos de dispersão de partículas α do que o de Thomson? 
 
2. O que são fótons? Que papel teve a explicação do efeito fotoelétrico dada por Einstein para o desenvolvimento da interpretação partícula-
onda sobre a natureza da radiação eletromagnética? 
 
3. Considere os gráficos apresentados a seguir do efeito fotoelétrico de dois metais, A (linha cinzenta) e B (linha 
preta). (a) Que metal tem a maior energia de ligação? (b) O que a inclinação das linhas indica? 
 
 
 
4. Explique por que os elementos produzem cores características quando emitem fótons. Alguns compostos de cobre emitem luz verde quando 
são aquecidos em uma chama. Como você determinaria se a luz é composta de um único comprimento de onda (monocromática) ou se é uma 
mistura de dois ou mais comprimentos de onda? 
 
5. Explique como os astrofísicos e astroquímicos conseguem identificar os elementos presentes em estrelas distantes ao analisar a radiação 
eletromagnética emitida pelas estrelas. 
 
6. Quais são as limitações da teoria de Bohr? Explique a afirmação: a matéria e a radiação te uma “natureza dual”. Qual é o significado físico 
da função de onda? 
 
7. Como a hipótese de De Broglie explica o fato de as energias do elétron em um átomo de hidrogênio estarem quantizadas? Que propriedades 
dos elétrons são usadas na operação de um microscópio eletrônico? 
 
8. O que é um orbital atômico? Em que ele difere de uma órbita? Por que é útil um diagrama de superfície limite na representação de um 
orbital? Qual dos quatro números quânticos (n, l, ml, ms) determina (a) a energia de um elétron em um átomo de hidrogênio e em um átomo. 
9. 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? 
10. Por que os orbitais 3s, 3p e 3d têm a mesma energia no átomo de hidrogênio, mas energias diferentes em um átomo polieletrônico? 
11. Na figura ao lado são mostradas partes de diagramas de orbitais representando os estados fundamentais 
de certos elementos. Quais deles violam o princípio de exclusão de Pauli? E a regra de Hund? 
 
 
 
 
Estrutura atômica 
1. A retina do olho humano pode detectar luz quando a energia radiante incidente for de, pelo menos, 4,0x10-17 J. Para a luz de comprimento 
de onda 600 nm, a quantos fótons isso corresponde? 
2. A reação fotoquímica que inicia a produção de smog envolve a decomposição de moléculas de NO. A energia necessária para quebrar uma 
ligação N-O é de 1,04 x 10-18J. (a) Que comprimento de onda de luz é necessário? (b) Qual a energia e o número de fótons necessários para 
decompor 0,32 g de NO? 
3. Certos óculos para proteção do sol têm pequenos cristais incolores de cloreto de prata (AgCl) incorporados em suas lentes. Quando as lentes 
são expostas a luz de comprimento de onda adequado, a seguinte reação ocorre: Ag+  Ag + Cl. Os átomos de prata formados produzem 
uma cor uniforme cinza que escurece as lentes. Se ΔH para essa reação é 248 J/mol, calcule o comprimento de onda máximo que induz esse 
processo. 
 
 
4. Em um planeta, cuja atmosfera filtra radiação de comprimento de onda menor que 548 nm, chapas de que metais podem ser usadas para 
que o efeito fotoelétrico possa ser utilizado para acionar um robô? Calcule a maior velocidade possível de elétrons considerando  = 590 
nm. 
 
Met
al 
Cs Rb K Na Li Zn Cu Au Pt 
 
Φ 
(eV) 
1,9
4 
2,1
3 
2,2
5 
2,2
9 
2,4
6 
4,0
1 
4,4
8 
4,8
0 
5,3
8 
 
5. 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? 
6. Quando um certo metal foi irradiado com luz de frequência de 3,2 x 1016 Hz, os fotoelétrons emitidos tiveram o dobro da energia cinética em relação 
à quando o mesmo metal foi irradiado com luz de frequência de 2,0 x 1016Hz. Calcule a frequência mínima para o metal. Qual seria a energia necessária 
para retirar elétrons do metal expressa em kJ/mol? 
7. Em uma aula experimental para ilustrar o efeito fotoelétrico, o mesmo foi realizado incidindo-se, separadamente, um laser de 450 nm (luz azul) e um 
laser de 560 nm (luz amarela) sobre uma superfície metálica limpa. Suponha que cada laser forneça a mesma quantidade de energia à superfície 
metálica e que as frequências das luzes estejam acima da frequência limite, qual das luzes deve ter gerado mais elétrons? Qual das luzes deve ter 
expelido elétrons com maior energia cinética? 
8. Calcule o comprimento de onda da radiação liberada quando um elétron se move de n = 5 para n = 1. Essa linha está na região visível do espectro 
eletromagnético? 
9. A primeira linha da série de Balmer ocorre a um comprimento de onda de 656,3 nm. Qual é a diferença de energia entre os dois níveis de energia 
envolvidos na emissão responsável por esta linha espectral? 
10. A frequência correspondente à transição de um elétron de um nível E2 para o E1 é 24,659 x 10 s-1 e de um nível E3 para E1 é de 29,226 x 10 s-1 em um 
átomo de hidrogênio. Qual seria a energia correspondente à transição de um nível E3 para E2? Qual dessas três transições poderia ser visualizada pelo 
olho humano? 
11. A figura abaixo, representa o espectro de emissão de um íon tipo hidrogênio na fase gasosa. Nele, observam-se as linhas resultantes de transições para 
o estado fundamental a partir de estados de maior energia. A linha A tem  = 8,878 x106 Hz. Indique a espécie de um elétron que exibe este espectro. 
Determine o comprimento de onda correspondente à linha B. 
← aumento de frequência 
12. Qual o menor valor do número quântico principal para o qual pode haver um subnível g? Quantos elétrons podem ser acomodados nesse subnível? 
Quantos orbitais podem ter as designações 5p, 3dz, 4d, n=5 e n=4? 
13. Das seguintes configurações para o Be quais são correspondentes a estados excitados, qual corresponde ao estado fundamental e quais são 
incorretas. 
1. a)1s32s1 b)1s22d2 c)1s12p3 d) 1s22s1 2p1 e)1s22s2 f) 1s22s1 6s1 
2. 
14. O plasma é um estado da matéria constituído por íons positivos no estado gasoso e elétrons. No estado de plasma, um átomo de mercúrio pode ficar 
sem seus 80 elétrons e, portanto, existiria como Hg80+. Calcule a energia necessária para o último passo da ionização, isto é: Hg79+(g)  Hg80+ (g) + e-. 
PROPRIEDADES PERIÓDICAS 
1. O quadro abaixo ilustra as energias de ionização de elementos pertencentes a um mesmo período da tabela periódica. Baseado nas informações do 
quadro, responda: (a) O que explica a variação nos valores das energias de ionização? (b) Considerando a tendência periódica qual elemento deve apresentar 
maior raio? 
Elemento 1° EI 
(kJ mol-1) 
2° EI 
(kJ mol-1) 
3° EI 
(kJ mol-1) 
A 735 1455 7730 
B 1060 1890 2905 
C 1255 2295 3850 
2. Considere uma reação representada pelas esferas abaixo. Qual esfera representa um metal e qual esfera representa um ametal? Explique.3. Três elementos apresentam as seguintes configurações eletrônicas: 1s22s22p63s2, 1s22s22p63s23p64s2 e 1s22s22p63s23p5. Os raios atômicos destes elementos 
são (não necessariamente nesta ordem) 99, 160 e 231 pm. Identifique os elementos e correlacione-os aos seus tamanhos. Justifique. 
4. Os números abaixo representam as afinidades eletrônicas dos elementos: K, Ca, Sc, V, Cr, Mn, Fe. Com Z respectivamente iguais a 19, 20, 21, 23, 24, 25, 26. 
As afinidades eletrônicas em kJ/mol são respectivamente: -48,4; 0,0; -18,1; -50,6; -64,3; 0,0; -15,7. Explique estas variações baseado na distribuição dos elétrons 
nos níveis quânticos principais e secundários. 
5. As primeiras três energias de ionização em MJ/mol para o elemento químico potássio (K) são: 0,41; 3,1; 4,4. Para o cálcio (Ca) são: 0,59; 1,14 e 4,9. Para o 
estrôncio (Sc) são: 0,61; 1,2 e 2,3. Quais são os números quânticos dos elétrons sendo ionizados? Qual o comprimento de onda do fóton necessário para a terceira 
ionização de cada elemento? 
6. A Figura abaixo mostra os valores da primeira energia de ionização para os primeiros 10 elementos da tabela periódica. Justifique a tendência observada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. Em uma série isoeletrônica: Na+, Mg+2, Al3+, N-3, O-2, e F-, os raios iônicos são, não respectivamente, 1,71;1,40; 1,36; 0,85; 0,65 e 0,50 angtrons. 
Apresente a associação correta e justifique sua resposta. 
8. O íon Na+ e o átomo de Ne são isoeletrônicos. Suas energias de ionização são não respectivamente 2081kJ/mol e 4562kJ/mol Responda: (a) por 
que esses valores não são iguais? (b) atribua em cada caso o valor correto e justifique. (c) qual das espécies tem o maior raio? Justifique. 
9. Relacione as sequências de esferas aos seguintes conjuntos de elementos e explique seu raciocínio: OBS: Os elementos e íons também devem ser 
relacionados aos raios pois os mesmos não estão dispostos na ordem correta. 
(a) Ca, Ca2+ e Mg2+ 
(b) Mn, Tc, Re 
(c) O2-, S2-, Se2- 
Sequência Valores dos raios em pm 
1 
 
2 
 
3 
 
10. Apresente a configuração eletrônica do estado fundamental para as seguintes espécies: Fe+3, Cr, S-2, P-3, Zn+2. Quais são paramagnéticas? Quais 
são isoeletrônicos? 
 
 
2 4 6 8 10
500
1000
1500
2000
2500
P
ri
m
ei
ra
 e
n
er
gi
a 
d
e 
io
n
iz
aç
ão
 / 
k
J 
m
ol
-1
Número Atômico