Lista 04 - Modelos atômicos clássicos e de Bohr

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QUÍMICA GERAL 
 
LISTA 04 
Modelos Atômicos Clássicos e de Bohr 
 
1. Um átomo tem um núcleo muito pequeno, rodeado por uma “nuvem” 
eletrônica. Uma proporção possível de ser feita, a fim de se ter ideia da 
dimensão do átomo, é dizer que seu núcleo tem diâmetro de 2mm e a 
nuvem eletrônica se estende por mais de 200m. Se o diâmetro de um 
átomo é 1,00 x 10-8cm, qual é o diâmetro aproximado do núcleo? 
 
2. Como a teoria atômica de Dalton considera o fato de que 1,000g de 
água é decomposto em seus elementos, a saber 0,111g de hidrogênio e 
0,889g de oxigênio, independente da fonte de água? 
 
3. Um químico observa que 30,82g de nitrogênio reagirão com 17,60, 
35,20, 70,40 ou 88,00g de oxigênio a fim de formar quatro compostos 
diferentes. 
a. Calcule a massa de oxigênio por grama de nitrogênio em cada 
composto 
b. Como os números obtidos no item a suportam a teoria atômica de 
Dalton? 
 
4. Resuma as evidências utilizadas por J.J. Thomson para argumentar que 
os raios catódicos consistem em partículas negativamente carregadas. 
 
5. Millikan determinou a carga do elétron ao estudar cargas estáticas em 
gotículas de óleo carregadas caindo em um campo elétrico. Uma 
estudante realizou este experimento utilizando muitas destas gotículas e 
calculou a carga nelas. Os dados obtidos estão presentes na Tabela 1 
abaixo: 
a. Qual é a significância do fato que as gotículas possuíam cargas 
diferentes? 
b. Qual a conclusão pode a estudante inferir acerca da carga do 
elétron? 
c. Qual o valor (e quantos algarismos significativos) deveria ser 
reportada a carga do elétron? 
 
Tabela 1. Dados obtidos pela estudante em suas medidas de carga do elétron 
Gotícula Carga calculada (C) 
A 1,60E-19 
B 3,15E-19 
C 4,81E-19 
D 6,31E-19 
 
 
 
6. Acerca do espectro de linhas, responda o que se pede. 
a. Explique como a existência do espectro de linhas é consistente 
com a teoria de Bohr de energias quantizadas para o elétron no 
átomo de hidrogênio. 
b. No espectro do átomo de hidrogênio, muitas linhas são 
classificadas como pertencendo a uma série (por ex., série de 
Balmer, série de Lyman, série de Paschen). O que as linhas de 
uma série têm em comum que torna lógico juntá-las em um 
grupo? 
 
7. O espectro mostrado abaixo é para a aspirina. O eixo vertical é a 
quantidade de luz absorvida, e o eixo horizontal é o comprimento de 
onda da radiação incidente (em nm). 
 
a. Qual é a frequência da luz com um comprimento de onda de 278 
nm? 
b. Qual é a energia de um mol de fótons com λ = 278 nm? 
c. Que região do espectro eletromagnético é coberto pelo espectro 
acima? 
d. Sabendo que a aspirina absorve luz somente na região delimitada 
por este espectro, qual é a cor da aspirina? 
 
8. A exposição à altas doses de micro-ondas pode causar dano tecidual. 
Estime quantos fótons, com λ = 12 cm, devem ser absorvidos para 
aumentar a temperatura do olho em 3 ºC. Assuma que a massa do olho 
seja 11 g, e que sua capacidade calorífica específica seja 4,0 J.g-1.K-1. 
 
9. O espectro de infravermelho para o metanol, CH3OH, é ilustrado a 
seguir. Ele mostra a quantidade de luz na região do infravermelho que o 
metanol transmite em função do comprimento de onda. O eixo vertical é 
a quantidade de luz transmitida. Nos pontos próximos ao topo do gráfico, 
a maior parte da luz incidente está sendo transmitida pela amostra (ou 
seja, pouca luz é absorvida). Portanto, os “picos” ou as “bandas” que 
descem do topo indicam luz absorvida; quanto mais longa a banda, mais 
luz está sendo absorvida. A escala horizontal está em unidades de 
número de onda (cm-1). 
 
a. Um ponto no eixo horizontal é marcado como 2000 cm-1. Qual é o 
comprimento de onda da luz nesse ponto? 
b. Qual o lado mais energético e menos energético desse espectro 
(direito ou esquerdo)? 
c. A larga absorção em torno de 3300-3400 cm-1 indica que a 
radiação infravermelha está interagindo com o grupo OH da 
molécula de metanol. As absorções mais estreitas em torno de 
2800-3000 cm-1 são para interações com ligações C─H. Qual 
interação requer mais energia, com O─H ou com C─H? 
 
10. Uma energia de 3,3 x 10-19 J.átomo-1 é necessária para causar a perda 
de um elétron por um átomo de césio em uma superfície metálica. 
Calcule o maior comprimento de onda possível no qual a luz pode 
ionizar um átomo de césio. Em que região do espectro eletromagnético 
essa radiação é encontrada? 
 
11. (a) Use a fórmula de Rydberg para o átomo de hidrogênio e calcule o 
comprimento de onda da transição entre n = 4 e n = 2. (b) Qual o nome 
dado à série espectroscópica a que esta linha pertence? (c) Use a tabela 
2 para determinar a região do espectro na qual a transição é observada. 
Se a transição ocorre na região visível do espectro, que cor é emitida? 
 
12. No espectro do átomo de hidrogênio, observa-se uma linha violeta em 
434 nm. Determine os níveis de energia inicial e final da emissão de 
energia que corresponde a essa linha espectral. 
 
13. Um estudante universitário teve um dia movimentado. Todas as suas 
atividades (leitura, tirar uma chapa de raios X de um dente, fazer pipoca 
em um forno de microondas e bronzear a pele) envolveram radiação de 
uma parte diferente do espectro eletromagnético. Complete a seguinte 
tabela e atribua um tipo de radiação a cada evento: 
 
Frequência Comprimento de 
onda 
Energia do 
fóton 
Evento 
8,7 x 1014 Hz 
 3,3 x 10-19 J 
300 MHz 
 2,5 nm 
 
14. Arranje em ordem crescente de energia, os seguintes tipos de fótons de 
radiação eletromagnética: raios γ, luz visível, radiação ultravioleta, 
microondas, raios X. 
 
15. Considerando os níveis de energia n = 1; n = 2; n = 3 e n = 4 do átomo 
de hidrogênio: (a) quantas raias de emissão são possíveis admitindo 
apenas estes números quânticos? (b) qual destas linhas apresenta o 
maior comprimento de onda? 
 
 
 
Tabela 2. Cor, frequência e comprimento de onda de radiações 
eletromagnéticas 
 
Tipo de radiação Frequência 
(1014 Hz) 
Comprimento 
de onda (nm) 
Energia por 
fóton (10-19 J) 
Raios X e raios γ > 103 > 3 > 103 
Ultravioleta 8,6 350 5,7 
Luz visível 
Violeta 7,1 420 4,7 
Azul 6,4 470 4,2 
Verde 5,7 530 3,8 
Amarela 5,2 580 3,4 
Laranja 4,8 620 3,2 
Vermelha 4,3 700 2,8 
Infravermelha 3,0 1000 2,0 
Microondas e 
ondas de rádio 
< 10-3 > 3 x 106 < 10-3