1 lsita de exercícios 2022-respostas

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UNVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ 
CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
DISCIPLINA DE QUÍMICA GERAL 
Profa. Carla Verônica 
 
1ª Lista de Exercícios 
 
1) Descreva o modelo atômico de Dalton e cite onde ele ainda hoje é usado. 
2) Cite alguns modelos atômicos antes de Rutherford. Qual o significado da palavra 
átomo? Por que ela perdeu o sentido original? O que significa fissão e fusão nuclear? 
3) Quais as partículas emitidas durante a fissão nuclear? Pesquise a carga, a massa e o 
poder de penetração destas partículas. 
4) Descreva a experiência de Rutherford. 
5) Por que Rutherford concluiu que a carga positiva deve estar concentrada em um 
núcleo muito denso dentro do átomo? 
6) O que são radiações eletromagnéticas? Mostre as várias regiões do espectro 
eletromagnético. Pesquise as frequências (pelo menos uma de cada) das rádios AM e 
FM de Teresina e calcule suas energias. 
 
 
BOA FM em Teresina – frequência igual a 94.1 MHz 
Rádio DIFUSORA Teresina – frequência igual a 1370 kHz 
A luz é formada por vários pacotes de onda, que denominamos de fótons, cuja energia 
depende da onda e da frequência, segundo a equação: 
E = h.f 
H = constante de Planck = 6,62 x 10-34 J s 
Calculando a Energia da rádio Boa FM 
A unidade de energia é Joule = J 
A frequencia foi dada em Hertz = Hz 
Assim temos que transformar Hertz em Joules 
1 Hz = 6.62606957030801 x 10-34 Joule 
1 MHz = 106 Hz 
E = 6,62 x 10-34 J.s X 94.1 x 106 Hz 
 
E = 4,128 x 10-59 watts 
 
E = potência x tempo (1 hora) 
 
E = 4,128 x 10-59 watts h = 4,128 x 10-56 kwh 
 
E = 1,49 x 10-49 J = 1,49 x 10-46 kJ. 
Calcular para a radio AM usando o mesmo raciocínio 
7) Qual é o comprimento de onda (em nm) da luz vermelha que tem uma freqüência de 
4,20 x 1014 Hz? (R: 714 nm.) 
E = h.f 
 
𝐸 =
ℎ 𝑐

  = 
ℎ 𝑐
𝐸
  = 
ℎ 𝑐
ℎ 𝑓
  = 
 𝑐
 𝑓
 
h = constante de Planck = 6,62 x 10-34 J s 
c = velocidade da luz = 3 x 108 m s-1 
f = 4,20 x 1014 Hz 
 
 = 0,714 x 10—9 m 
1 m = 10-9 nm 
 = 714 nm 
8) Um canal de televisão tem uma banda de freqüência de 54,0 a 60,0 MHz. A que 
intervalo de comprimento de onda este corresponde? 
 = 
 𝑐
 𝑓
 
1 Hz = 106MHz 
 
C = velocidade da luz = 2 x 108m s-1 
 
 = 
 2 𝑥 108 𝑚𝑠−1
 0,000054 𝐻𝑧
  = 3.7 x 1012 m = 3700 nm 
 = 3333 nm para frequência de 60 MHz 
 
9) Descreva as experiências através das quais se derivou o valor de e/m para o elétron e 
a carga do elétron foi medida. 
10) A razão entre a carga e a massa de uma partícula alfa é 4,8224 x 104 C/g. Com base 
na carga da partícula, calcular a sua massa em gramas. 
 
Razão = 
4,8224 𝐶
𝑔
 
𝑅 = 
𝑐
𝑚
 𝑚 =
𝑐
𝑅
 
Carga da partícula  = +2 
 
𝒎 = 
𝟐 𝒙 𝟏, 𝟔 𝒙 𝟏𝟎−𝟏𝟗
𝟒, 𝟖𝟐𝟐𝟒 𝒙 𝟏𝟎𝟒
 𝒎 = 𝟔, 𝟔𝟒 𝒙𝟏𝟎−𝟐𝟒 𝒈 
11) Um estudante determinou a razão entre a massa e a carga de um elétron e achou 5,64 
x 10-12 kg/C. Em outra experiência, com o aparelho da gota de óleo, de Millikan, 
obteve a carga do elétron, 1,605 x 10-19 C. Qual a massa do elétron, em gramas, de 
acordo com estes dados? (R = 9,05 x 10-31 kg) 
 
𝑅 = 
𝑚
𝑐
 𝑅 = 6,64 𝑥 10−12𝑘𝑔/𝐶 
Carga = 1,605 x 10-19 C 
A carga elétrica elementar é a menor quantidade de carga que pode ser encontrada na 
natureza. Seu valor é igual a 1,6 x 10-1 C e é atribuído à carga do elétron (com sinal 
negativo) e à do próton (com sinal positivo). 
 
𝑅 = 
𝑚
𝑐
 𝑚 = 𝑅 𝑥 𝑐 
𝑚 = 6,64 𝑥 10−12
𝑘𝑔
𝐶
 𝑥 1,605 𝑥 10−19𝐶 
m = 1,065 x 10-31 kg 
m = 
 
12) A ideia, na experiência da gota de óleo, de Millikan, é equilibrar a força elétrica com 
o peso da gota de óleo, de modo que a gota permaneça imóvel. Se as condições de 
equilíbrio envolvem um campo elétrico E de 1,92 x 105 newtons/coulombs para uma 
gota com raio de 1,64 x 10-4 cm (densidade = 0,851 g/cm3), qual a energia da gota? 
(R= 8,02 x 10-19 C) 
https://www.youtube.com/watch?v=xohI5URKRvA 
 
Equação de Milikan 
 q = 
𝟒𝝅𝑹𝟑𝝆𝒈
𝟑𝑬
 
q = carga elétrica = ? 
R = raio = 1,64 x 10-4 cm 
 = densidade da gota = 0,851 g/cm3 
E = tensão/distância = campo elétrico = 1,92 x 105 N/C 
 = 3,1416 
g = 9,80665 m/s² 
Coulomb = 
 
A fórmula para converter Volt/metro em Newton/Coulomb é 1 Volt/metro = 1 
Newton/Coulomb. 
 
 q = 4x3,1461 x (1,64 x 10-4 cm)3 x 0,851 g x 9,80665 m 
 3 x 1,92 x 105 N cm3 s2 
 C 
https://www.youtube.com/watch?v=xohI5URKRvA
 q = 4x3,1461 x (1,64 x 10-4 )3 x 0,851 g x 9,80665 x m C 
 3 x 1,92 x 105 N s2 
q = 7,986 x10-16 g m C/N s2 
N = m Kg s-2 
q = 7,986 x 10-6 g m C 1 kg = 7,986 x 10-19 C 
 m kg s-2 s2 1000 g 
13) Millikan mediu a carga do elétron em “unidades eletrostáticas”, ues. Os dados 
coletados incluem a seguinte série de cargas encontradas nas gotas de óleo: 9,60 x 10-
10 ues; 1,92 x 10-9 ues; 2,40 x 10-9 ues; 2,88 x 10-9 ues e 4,80 x 10-9 ues. (a) Encontre 
a partir desta série a carga mais provável do elétron em ues. (b) Preveja o número de 
elétrons em uma gota de óleo com carga 6,72 x 10-9 ues. 
9,60 x 10-10 ues; 
1,92 x 10-9 ues; 
2,40 x 10-9 ues; 
2,88 x 10-9 ues 
4,80 x 10-9 ues 
 
(a) A carga mais provável é aquela que apresenta menor valor, ou seja 9,60 x 10-10 ues 
 
(b) 6,72 x 10-9 ues = 7 cargas 
 9,6 x 10-10 ues 
 
14) Numa série de experiências com a gota de óleo, as cargas medidas foram 3,20 x 10-19 
C, 6,40 x 10-19 C, 9,60 x 10-19 C e 1,12 x 10-18 C, na mesma gota de óleo. Qual a menor 
diferença de carga? Admitindo que esta diferença seja a carga do elétron, quantos 
elétrons têm em excesso, em cada caso, a gota? (R = 1,6 x 10-19 C; 2, 4, 6 e 7). 
 
3,20 x 10-19 C 
 ⎯ 3,2 x 10-19 C 
6,40 x 10-19 C 
 ⎯ 3,2 x 10-19 C 
9,60 x 10-19 C 
 ⎯ 1,6 x 10-19 C 
1,12 x 10-18 C 
 
a) Diferença de carga = 1,6 x 10-19 C 
b) 3,20 x 10-19 C = 2 
 1,6 x 10-19 
 6,40 x 10-19 C = 4 
 1,6 x 10-19 
 9,6 x 10-19 C = 6 
 1,6 x 10-19 
c) 1,12 x 10-19 C = 7 
 1,6 x 10-19 
15) Usando a fórmula de Bohr, calcule os três maiores comprimentos de onda da série de 
Balmer (nf = 2). Entre que limites de comprimentos de onda está esta série? 
 
ΔE=E(nalta)−E(nbaixa) Equação de Bohr 
 
E(n)=- 1 x 13,6 eV 
 n2 
 
ΔE=E(nalta)−E(nbaixa) Equação de Bohr 
 
ΔE= (- 1 x 13,6 ) – (- 1 x 13,6) 
 (nalta)
2 (nbaixa)
2 
 
ΔE= (1 – 1 ) x 13,6 
 (nbaixa)
2 (nalta)
2 
 
Sabendo-se que E = h podemos escrever: 
 
 = (
1
𝑛𝑏𝑎𝑖𝑥𝑎
2 −
1
𝑛𝑎𝑙𝑡𝑎
2 )
13,6 𝑒𝑉
ℎ
= ∆𝐸 
 
Podemos também encontrar a equação do comprimento de onda da radiação 
eletromagnética emitida usando a relação entre a velocidade da luz c, a frequência ν e o 
comprimento de onda λ: 
 
𝑐 =  
 
𝑐

 = (
1
𝑛𝑏𝑎𝑖𝑥𝑎
2 −
1
𝑛𝑎𝑙𝑡𝑎
2 )
13,6 𝑒𝑉
ℎ
 
 
Dividindo os dois lados por c, temos: 
1

 = (
1
𝑛𝑏𝑎𝑖𝑥𝑎
2 −
1
𝑛𝑎𝑙𝑡𝑎
2 )
13,6 𝑒𝑉
ℎ𝑐
 
 
1

 = (
1
𝑛𝑏𝑎𝑖𝑥𝑎
2 −
1
𝑛𝑎𝑙𝑡𝑎
2 )
13,6 𝑒𝑉
ℎ𝑐
 
 
 
 
h = 6,626 x 10-34 J.s 
c = 3 x 108 m/s 
 
1

 = (
1
2𝑏𝑎𝑖𝑥𝑎
2 −
1
6𝑎𝑙𝑡𝑎
2 )
13,6 𝑒𝑉
6,626 𝑥 10−34 𝑥 3 𝑥108 𝐽. 𝑠.
𝑚
𝑠
 
 
 
1

 = (0,25 − 0,0278) 𝑥 6,841𝑥1025
𝑒𝑉
𝐽. 𝑚
 
1

 = 1,52𝑥1025
𝑒𝑉
𝐽. 𝑚
 
 
 
 
 = 6,578𝑥10−26 
𝐽. 𝑚
𝑒𝑉
 𝑥 
1 𝑒𝑉
1,602 𝑥 10−19 𝐽
 
 
 = 4,11 𝑚 
 
 = 4,11 𝑚 𝑥 
1 𝑛𝑚
10−9 𝑚
 
 = 410,6 𝑛𝑚 
 
Se Usarmos a equação de Ryderg 
1
 
= 𝑅 (
1
𝑛𝑓
2 − 
1
𝑛𝑓
2) 
 
1
 
= 1,097 𝑥 107𝑚−1 (
1
22
− 
1
62
) 
 
1
 
= 1,097 𝑥 107𝑚−1 (025 − 0,0278)1
 
= 243 𝑥 104 𝑚−1 
 
 = 411 x 10-9 m x 1nm 
 10-9 m 
 = 411 nm 
O limite de onde está no visível. 
 
1 eV = 1,602 x 10-19 
J 
 
 
16) Usando a equação de Rydberg, calcule para três algarismos significativos o 
comprimento de onda das linhas na série de Lyman (n = 1) para n = 2 e n = 8. A 
medida que n2 se aproxima do infinito, de que valor limite  se aproxima? A que n2 = 
 corresponde? 
 
 
A energia pode ser descrita como: E = h (2) 
 
Quando a equação 2 é substituída na 2 temos: 
 
Ou rearranjando para o número de onda: 
 c = velocidade da luz e R∞ = constante de Rydberg 
 
 
1
 
= 𝑅 (
1
𝑛𝑓
2 − 
1
𝑛𝑓
2) 
 
1
 
= 1,097 𝑥 107𝑚−1 (
1
12
− 
1
22
) 
 
1
 
= 1,097 𝑥 107𝑚−1 (1 − 0,25) 
1
 
= 822 𝑥 104 𝑚 
 
 = 122 x 10-9 x m nm 
 10-9 m 
 
 = 122 nm 
 
17) Explique os fundamentos do teste da chama. Quais os metais que podem ser 
identificados por este teste? Quais as cores observadas para cada um deles? 
18) Nos tubos-luminosos ocorre gás nobre em estado rarefeito (pouco, escasso) sendo 
submetido a alta voltagem, ele se ioniza e conduz a corrente elétrica, resultando uma 
cor específica, dependendo do gás. Como você explica que as lâmpadas fluorescentes 
(que contém gás nobre) emitirem só luz branca independente do gás? 
19) Um átomo de hidrogênio é excitado, a partir do estado fundamental, a um estado com 
n = 4 (a) Qual é a energia absorvida pelo átomo? (b) Calcule, e indique sobre um 
diagrama de níveis, as energias dos fótons que podem ser emitidos se o átomo voltar 
ao estado fundamental. Que evidência direta existe para as propriedades ondulatórias 
do elétron? 
 
ΔE= (1 – 1 ) x 13,6 n = 1 n = 4 
 (nbaixa)
2 (nalta)
2 
 
ΔE= (1 – 1 ) x 13,6 
 (1)2 (4)2 
 
ΔE= (1 – 1 ) x 13,6 
1 16 
 
ΔE = 1 – 0,0625 x 13,6 ΔE = 12,75 eV 
 
1

 = (
1
𝑛𝑏𝑎𝑖𝑥𝑎
2 −
1
𝑛𝑎𝑙𝑡𝑎
2 )
13,6 𝑒𝑉
ℎ𝑐
 
h = 6,626 x 10-34 J.s 
c = 3 x 108 m/s 
nbaixa = 1 nalta = 4 
 
1

 = (
1
12
−
1
42
)
13,6 𝑒𝑉
6,626 𝑥 10−34 𝑥 3𝑥108
 
 
1

 = (
1
12
−
1
42
)
13,6 𝑒𝑉
6,626 𝑥 10−34 𝑥 3𝑥108
 
 
1

 = 1 − 0,0625 x 
13,6 𝑒𝑉
6,626 𝑥 10−34 𝑥 3𝑥108
 
 
1

 = 0,938𝑥 6,84125 
𝑒𝑉. 𝑠
𝐽. 𝑠 . 𝑚
 
 
1

 = 6,41325
𝑒𝑉
𝐽. 𝑚
 
 
1

 = 6,41325
𝑒𝑉
𝐽. 𝑚
 
 
 = 1,559 x 10-26 J. m/eV 
 
1 J = 6,242 x 1018 eV 
 
 = 1,559 x 10-26 x 6,242 x 1018 eV m/eV 
 
 = 9,7 x 10-7 m 
 
 = 9,7 x 10-7 m 
 
1 m = 1 x109 nm 
 
 = 97,33 nm 
 
nbaixa = 2 nalta = 4 
 
1

 = (
1
22
−
1
42
)
13,6 𝑒𝑉
6,626 𝑥 10−34 𝑥 3𝑥108
 
 
 
1

 = (0,25 − 0,0625)𝑥6,841 𝑥1025 
 
1

 = 0,1875 x 6,841 x 1025 
 
1

= 1,283 𝑥 1025 
𝑒𝑉 . 𝑠
𝐽. 𝑠. 𝑚
 
 
1 J = 6,242 x 1018 eV 
 
1

= 1,283 𝑥 1025 
𝑒𝑉
6,242 1018 𝑒𝑉. 𝑚
 
 
1

= 2,055 𝑥 106 
1
 𝑚
 
 
 = 4,86 𝑥 10−7 𝑚 
 
1 m = 1 x109 nm 
 
 = 4,86 x 10-7 m x 1x109 nm/m 
 
 = 486,62 nm 
 
nbaixa = 3 nalta = 4 
 = 193,61 nm 
 
 
 
20) Descreva o modelo atômico de Bohr. Por que sua teoria foi abandonada? Que 
evidência inicial indicava que a teoria de Bohr poderia estar correta? 
21) No modelo atômico de Bohr, que forças estão envolvidas na sustentação do elétron 
em sua órbita? 
22) Que é espectro de linha? Em que ele difere de um espectro contínuo? Do ponto de 
vista da estrutura atômica, qual a importância do espectro de linha? 
23) Por que o modelo de Bohr é um modelo quântico? O que significa número quântico? 
O que é energia quantizada? Os movimentos que aparecem nas telas de cinema são 
contínuos ou discretos? 
24) Quais as diferenças essenciais entre o modelo de Bohr e o modelo de mecânica 
ondulatória do átomo? 
25) Qual a principal diferença entre uma órbita de Bohr e um orbital? De que forma o 
princípio da incerteza de Heisenberg está envolvido nesta comparação? 
26) Considere o diagrama abaixo, de níveis de energia do átomo de hidrogênio: 
 
 
(a) As transições indicadas correspondem à emissão ou absorção de energia? 
Justifique sua escolha. 
Absorção - um elétron pode absorver energia na forma de fótons para ser excitado 
até um nível mais elevado de energia, desde que a energia do fóton seja igual à 
diferença de energia entre os níveis de energia inicial e final. Depois de saltar 
para o nível de energia mais alto — também chamado de o estado excitado—o 
elétron excitado estaria em uma posição menos estável, então, ele poderia 
rapidamente emitir um fóton para retornar até um nível de energia mais baixo e 
mais estável. 
 
(b) Calcule a energia liberada quando um elétron cai do quinto para o terceiro nível 
de energia no átomo de hidrogênio. 
 
1
λ
= 𝑅 (
1
𝑛𝑖
2 −
1
𝑛𝑓
2) 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑅𝑦𝑑𝑏𝑒𝑟𝑔 
 
R = constante de Rydberg = 1,097 x 107 m-1 
n = nível de energia = inteiro = ni < nf 
 
1
λ
= 1,097 x 107 𝑚−1 (
1
3𝑖
2 −
1
5𝑓
2) 
 
1
λ
= 1,097 x 107 𝑚−1 (
1
9
−
1
25
) 
 
1
λ
= 1,097 x 107 𝑚−1 (0,111 − 0,04) 
 
1
λ
= 778.870 𝑚−1 
 = 1,283 x 10-6 m 
 
𝐸 = ℎ𝑐 
 𝜆 
h = constante de Planck = 6,6207.10-34 m².kg/s. 
c = velocidade da luz = 3,0 x 108 m/s 
 
E = 6,6207 x 10-34 m2 kg x 3,0 x 108 m E = 1,986 x 10-25 m2 kg 
 1,283 x 10-6 m s s 1,283 x 10-6 s2 
 
E = 1,986 x 10-25 m2 kg = 1,548 x 10-19 m2 kg 1 N = kg m/s2 
 1,283 x 10-6 s2 s2 
 
(c) Calcule a energia necessária para remover um elétron do nível de energia mais 
baixo do átomo de hidrogênio para produzir o íon H+. 
Ao manter o elétron em órbitas circulares e quantizadas em torno do núcleo carregado 
positivamente, Bohr foi capaz de calcular a energia de um elétron no nnésimo nível do 
hidrogênio: 
E(n)=- 1 x 13,6 eV 
 n2 
onde o menor nível de energia possível ou estado de energia fundamental de um elétron 
de hidrogênio —E(1)E(1)E,—é -13,6. 
 
 
O nível mais baixo de energia do hidrogênio é o n = 1 
Então, a energia de ionização do átomo de hidrogênio é 13,6 eV 
 
(d) As freqüências correspondentes às transições A e B são 24,659 x 1014 Hz e 29,226 
x 1014 Hz, respectivamente. Qual a energia correspondente à transição E? 
 
 
 
 
Frequencia A = n1 para n2 
Frequencia B = n1 para n3 
Frequencia E = n2 para n3 
 
A frequencia do nível 2 para o nível 3 é a diferencia de B – A 
Frequencia E = 29,226 x 1014 - 24,659 x 1014 = 4,567 x 1014 Hz 
 
1 Hz = 6.62606957030801 x 10-34 Joule 
E = 4,567 x 1014 x 6.62606957030801 x 10-34 J 
E = 3,02 x 10-19 J 
 
(e) Ordene as transições de A até I segundo a ordem crescente de suas energias. 
Justifique sua ordenação. 
 
D>C>B>A 
G>F>E 
I>H