Modelo Atômico de Bohr e a Quantização da Energia

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2.0 A QUANTIZAÇÃO E O MODELO ATÔMICO DE BOHR
A LUZ 
QUESTÃO 01
1 - A figura ao lado mostra, respectivamente, uma 
 onda de luz violeta e uma onda de luz vermelha 
 propagando-se no vácuo.
 1.1- Indique em cada desenho o que corresponde 
 ao comprimento de onda ( ).
1.2 – Compare, no vácuo, as velocidades de propagação(v) e as frequências (f) dessas duas luzes.
 vvioleta vvermelha fvioleta fvermelha 
QUESTÃO 02
A figura I mostra a emissão de luz por um sólido incandescente de acordo com a teoria ondulatória eletromagnética de Maxwell. Segundo essa teoria a energia da onda eletromagnética depende da amplitude da onda(A) : quanto maior a amplitude da onda eletromagnética(A), maior a sua energia(E).
	Figura Iobjeto quente
1500oC
	
 A 
onda de menor amplitude: onda de menor energia
	
 A
onda de maior amplitude: onda de maior energia
objeto quente
	A figura II mostra a mesma emissão de acordo com a teoria de Planck , emissão de pacotes de energia ou quanta . Segundo Planck, a energia dos quanta dependia diretamente da frequência da radiação emitida (f), E f , possuindo valores múltiplos inteiros de um valor mínimo:
E = nhf = nhv/λ n = 1, 2, 3 etc
	Figura II quanta
	
	
 1500oC
1- Compare a energia mínima de um quantum de luz violeta com a energia 
 mínima de um quantum de luz vermelha. 
2-Os físicos sabiam que quando a luz emitida por um átomo atravessa um prisma ela se decompõe e gera um espectro que ao contrário da luz branca não possui todas as cores .
Qual a proposta de Bohr para explicar o espectro descontínuo dos átomos?
	
QUESTÃO 03
Quando átomos são aquecidos ou submetidos a uma descarga elétrica, eles absorvem energia, que em seguida é emitida na forma de radiação. Cada átomo de um elemento químico gera no espectro visível uma série de linhas específicas como uma impressão digital atômica. Para explicar estas linhas Niels Bohr propôs os postulados a seguir :
- um elétron não emite energia enquanto permanecer numa mesma órbita de energia permitida.
- quando um elétron passa de uma órbita para outra ele irradia um fóton ou absorve energia.
- para que um elétron permaneça em sua órbita a atração eletrostática deve ser igual à força centrífuga.
- a energia potencial do elétron é cresce no sentido contrário à força eletrostática existente entre o núcleo e o elétron.
- a energia do elétron em uma órbita não é contínua, mas discreta.
1- Que gráfico mostra corretamente como varia a energia E do elétron no átomo de hidrogênio em função da sua distância ao núcleo(d), de acordo com o modelo atômico de Rutherford? Justifique claramente a escolha.
	A)
	B)
	C)
	D)
	 E
 d
 
	 E
 d
	 E
 d
	 E
 d
2- Que gráfico mostra corretamente como varia a energia E do elétron no átomo de hidrogênio em função da sua distância ao núcleo(d), de acordo com o modelo atômico de Bohr? Justifique claramente a escolha.
	A)
	B)
	C)
	D)
	 E
 d
 
 
	 E
 d
	 E
 d
	 E
 d
2- Usando o diagrama a seguir, compare a energia do estado fundamental do elétron no átomo de hidrogênio com a energia do estado fundamental do elétron do cátion lítio, Li2+. Justifique ao lado seu raciocínio.
	Energia potencial elétrica
 
 n = 1
 Átomo de hidrogênio cátion lítio
	 Justificativa
QUESTÃO 04
1- E(kcal / mol)
 0 ∞
-12,5 n = 5 (O)
-19,6 n = 4(N)
- 34,9 n = 3(M)
-78,4 n = 2(L)
 
 
 
 
- 313,6 e n =1 (K)
Niels Bohr calculou os valores de energia (E) que o elétron do átomo de hidrogênio pode ter. A figura mostra o diagrama de energia (E) do elétron no átomo de hidrogênio. Cada valor de E que o elétron tem define um estado quântico energético :
Notas:
Para as espécies monoeletrônicas o estado fundamental é quando o elétron está no nível quântico n=1. Se o elétron recebe energia da vizinhança suficiente para ir para um outro nível qualquer diz-se que o átomo está num estado excitado.
1 - Que transição a seguir produz um átomo de hidrogênio no estado mais excitado( de maior energia)?
 A) n = 3 n = 1 B) n = 2 n = 1 
 C) n = 1 n = 2 D) n = 1 n = 3
2- No diagrama de energia represente por uma seta vermelha a transição escolhida.
3- Os estados excitados duram, em média, 10-11 s. No diagrama de energia, usando setas de cor azul, represente as transições a seguir que indicam emissões de fótons.
 I - n = 3 n = 2 II - n = 1 n = 2 III - n = 2 n = 1 IV- n = 3 n = 1
Qual delas emite mais energia ? 
Qual delas corresponde a um fóton associado a um maior comprimento de onda ? 
4- A figura mostra um tubo de descarga de gases em funcionamento contendo H2(g). A luz emitida tem cor vermelha púrpura. Ao ser atravessada num prisma, ela se mostra constituída de quatro cores: vermelha, verde, azul e anil.
	fonte de alta tensão
 H2(g)
espectro
	Espectro da luz do hidrogênio( espectro de linhas)
vermelho verde azul anil
7000 4000
(Å) 
Marque falso(F) ou verdadeiro(V) sobre o elétron dos átomos de hidrogênio nos estados excitados ( justifique sua marcação)
( ) possui todos os valores de energia. ( ) estão mais afastados do núcleo que no estado fundamental ( ) possui energias quantizadas. ( ) têm energias maiores que no estado fundamental.
	
5- No diagrama de energia faça uma seta de cor violeta que indica a transição do elétron do estado fundamental ao estado 
 ionizado. 
6- Quanto vale a energia de ionização (Ei) do átomo de hidrogênio no estado fundamental?
	
7- Determine a energia envolvida nas transições e comente o significado do sinal : I - n = 3 n = 2 II - n = 1 n = 2 
	
	
QUESTÃO 05
O Quadro apresenta valores das sucessivas energias de ionização ( 1a Ei , 2aEi , 3a Ei ...etc), em kJ / mol , para os 
 elementos químicos de Z = 3(Li) a Z = 11(Na) localizados nas colunas A da Tabela Periódica.
Quadro
	Elemento
	1a Ei
	2a Ei
	3a Ei
	4a Ei
	5a Ei
	6a Ei
	7a Ei
	8a Ei
	9a Ei
	10a Ei
	11a Ei
	12a Ei
	Li
	520
	7 298
	11 815
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Be
	899
	1757
	15 498
	21000
	
	
	
	
	
	
	
	
	B
	800
	2427
	3 660
	25 026
	32 827
	
	
	
	
	
	
	
	C
	1086
	2353
	4621
	6223
	37830
	47277
	
	
	
	
	
	
	N
	1402
	2856
	4578
	7469
	9445
	53 266
	64360
	
	
	
	
	
	O
	1314
	3388
	5300
	7469
	10989
	13326
	71335
	84077
	
	
	
	
	F
	1681
	3374
	6050
	8407
	11023
	15164
	17868
	92038
	106434
	
	
	
	Ne
	2080
	3952
	6122
	9370
	12178
	15238
	19999
	23069
	115379
	131431
	
	
	Na
	495
	4562
	6912
	9544
	13353
	16 610
	20115
	25490
	28 934
	141 362
	159075
	
1- Considere a equação : Be2+ (g) Be3+ (g) + e – 
A energia de ionização correspondente a esse processo vale ------------------2- Dos quatro elétrons do átomo de berilo, o de menor energia(Ep) é o associado à qual elétron arrancado? Justifique.
	 
3- Considere um átomo de oxigênio.
3.1- Seus oito elétrons pertencem a quantos níveis quânticos? _______ Justifique :____________________________________
______________________________________________________________________
3.2- Escreva a configuração eletrônica em níveis de energia desse átomo no estado fundamental.
___________________________________________________________________
4- Usando o Quadro escreva a configuração eletrônica em níveis de energia no estado fundamental de um átomo de nitrogênio e de um átomo de carbono.
	
QUESTÃO 06 
Os gráficos representam as sucessivas energias de ionização dos átomos de boro, B, sódio, Na e escândio, Sc, no estado fundamental.
Sódio
Boro
 
 
Escândio
Escreva a configuração eletrônica em nível , usando os diagramas de energias de ionização. Justifique.
QUESTÃO 07Ei energia de 
 ionização
ne número do elétron 
 arrancado
1- O gráfico mostra todas as sucessivas energias de ionização do átomo de bromo:
 
Escreva a configuração eletrônica em níveis de energia desse átomo no estado fundamental.
	
Questão 08
Configuração eletrônica, em níveis usando a Tabela Periódica.
	Átomo 
	Configuração eletrônica em níveis
	Oxigênio
	
	Sódio
	
	Carbono
	
	Cloro
	
	Enxofre
	
Configuração eletrônica, em níveis usando a Tabela Periódica.
Quando um átomo doa elétrons ele se transforma em um íon de carga positiva denominado cátion. O átomo que recebe elétrons se torna um íon de carga negativa denominado ânion.
	Íons 
	Configuração eletrônica em níveis
	Ânion oxigênio bivalente
	
	Cátion sódio monovalente
	
	Cátion alumínio trivalente
	
	Ânion cloro monovalente
	
	Ânion enxofre bivalente
	
Questão09
Cerne de um átomo é tudo que não for a camada(nível) de valência. A camada de valência é o nível externo ( último nível ) com elétron. Os cernes possuem carga positiva e a intensidade da carga do cerne nos dá uma noção de qual a intensidade da força elétrica atrativa sobre a camada de valência. 
Determine a carga do cerne de todos os átomos descritos no quadro da questão 08.
	
Questão 12
O raio de uma espécie química depende :
1- Do número de níveis com elétron a espécie química possui. Quanto maior o número de níveis com elétron, maior o raio da espécie.
2- Da carga do cerne da espécie química. Quanto maior a carga do cerne, menor o raio da espécie química.
· Espécie química : átomos, íons ou moléculas
Compare os raios e Justifique :
1- Raio do átomo O com o raio do átomo Na.
2- Raio do átomo O com o raio do átomo Cl.
3- Raio do átomo Na com o raio do átomo Cl.
4- Raio do átomo O com o raio do átomo C.
5- Raio do átomo O com o raio do átomo Na.
6- Raio do íon Al3+ com o raio do átomo Al.
7- Raio do íon O2- com o raio do átomo O.
8- Raio do íon Al3+ com o raio do íon Na+.
	
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	1	2	5	6	7	8	9	10	11	12	13	25	26	27	28	29	30	31	32	45	46	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	número do elétron arrancado
sucessivas nergias de ionização
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	0	2	3	4	5	6	7	8	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	40	41	42	43	44	45	46	47	67	68	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	ne
Ei
0	1	2	3	4	5	1	2	3	15	16	0	1	2	3	4	5	0	1	2	3	4	5	número do elétron arrancado
 
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	1	11	12	13	14	15	16	17	18	30	31	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	número do elétron arrancado
sucessivas energias de ionização
7
Gráf1
	0	0	0
	1	1	1
	2	2	2
	3	3	3
	4	4	4
	5	5	5
	6	6	6
	7	7	7
	8	8	8
	9	9	9
	10	10	10
	11	11	11
	12	12	12
	13	13	13
	14	14	14
	15	15	15
	16	16	16
	17	17	17
	18	18	18
	19	19	19
	20	20	20
	21	21	21
número do elétron arrancado
sucessivas nergias de ionização
1
2
5
6
7
8
9
10
11
12
13
25
26
27
28
29
30
31
32
45
46
Sheet1
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21
			1	2	5	6	7	8	9	10	11	12	13	25	26	27	28	29	30	31	32	45	46