Lista de exercicios 2

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Lista de exercícios para estudar para a prova P2 Q.Geral/CQ 138 – Curso de Química – 2013 
Prof. Shirley 
 
1-O elétron volt (eV) é uma unidade de energia comumente utilizada, o qual é igual a quantidade de 
energia fornecida a um elétron quando ele é acelerado por uma diferença de potencial de exatamente 
1V. Esta energia é igual ao produto da ddp (diferença de potencial) e da carga. Sabendo-se que em 
unidades SI (Sistema internacional) Coulomb x volt = joules, 1 eV é numericamente igual à carga do 
elétron exceto pelo fato de que joules substitui coulombs. Baseado neste fato calcule a energia em 
kilojoules por mol correspondente a 1 molde cargas eletrônicas aceleradas por uma diferença de 
potencial de 1V. Considere 6 algarismos significativos. Mostre os cálculos feitos etapa por etapa. 
 
2- Explique como Thomson chegou ao valor de 1,2 x 10
11
 C/kg para o valor de e/m do elétron. 
 
3- Calcule a relação carga massa do íon Ag
+
. Compare com a relação e/m do elétron. 
 
4- Calcule a relação carga massa do íon de Na
+
. Compare com a relação e/m do elétron. 
 
5- O volume de uma esfera é igual a 4/3 r
3
. Se o núcleo de cobre fosse uma esfera de raio igual a 10
-
12 
cm, calcule a densidade deste núcleo em gramas por centímetros cúbicos. A densidade do cobre 
metálico incluindo o volume ocupado pelos elétrons é igual a 8,9 gcm
-3
. Sabendo disso, compare a 
densidade do átomo e a densidade do núcleo deste átomo. 
 
6- O olho humano é mais sensível nos comprimentos de onda em torno de 500 nm. Qual é a 
freqüência correspondente a este comprimento de onda. 
 
7-Uma lâmpada fluorescente pode produzir 10 W de luz visível. Suponha que o comprimento de onda 
médio dos fótons seja igual a 500 nm. E que cada um deles tenha energia igual a h , quantos fótons 
são produzidos por segundo pela lâmpada? 
 
8- A energia mínima necessária para se remover um elétron da superfície do césio metálico é igual a 
3,14 x 10
-19
J. Determine o comprimento de onda máximo da luz capaz de produzir uma corrente de 
fotoelétrons do Cs metálico. 
 
9- Suponha que a luz incidente sobre a superfície do césio metálico do problema anterior possua um 
comprimento de onda de 50 nm menor do que aquele calculado no problema 2. Determine a 
velocidade do elétron ejetado. 
 
10- A energia necessária para a dissociação da molécula de oxigênio em átomos de oxigênio é igual 
a 493 kJ/mol. Qual é o comprimento de onda em nm dos fótons que transportam uma quantidade de 
energia equivalente? Compare com os comprimentos de onda da luz visível. 
 
11- Suponha que você tem uma corda de 20 m de comprimento. Usando esta corda : 
a) desenhe uma onda estacionária com um nó entre as extremidades. Qual é o comprimento de onda 
dessa onda? 
b) desenhe uma onda estacionaria com três nós entre as extremidades. Qual é seu comprimento de 
onda? 
c) se o comprimento de onda da onda estacionaria é de 2,5 cm quantas ondas cabem entre os 
limites? Quantos nos existem? 
 
12- através do método do íon-eletron balanceie a equação de óxido-redução abaixo em meio ácido 
mostrando etapa por etapa o que você fez para chegar aos coeficientes estequiométricos da equação 
da reação balanceada: 
 
VO2
1+
 (aq) + Zn (s)  VO2+ + Zn2+ 
 
13- Uma lâmpada fluorescente pode produzir 10 W de luz visível. Suponha que o comprimento 
de onda médio dos fótons seja igual a 500 nm. E que cada um deles tenha energia igual a h , 
quantos fótons são produzidos por segundo pela lâmpada? 
 
14- A energia mínima necessária para se remover um elétron da superfície do césio metálico é 
igual a 3,14 x 10
-19
J. Determine o comprimento de onda máximo da luz capaz de produzir uma 
corrente de fotoelétrons do Cs metálico. 
 
15- Suponha que a luz incidente sobre a superfície do césio metálico do problema anterior 
possua um comprimento de onda de 50 nm menor do que aquele calculado no problema 2. 
Determine a velocidade do elétron ejetado. 
 
16- A energia necessária para a dissociação da molécula de oxigênio em átomos de oxigênio é 
igual a 493 kJ/mol. Qual é o comprimento de onda em nm dos fótons que transportam uma 
quantidade de energia equivalente? Compare com os comprimentos de onda da luz visível. 
 
17- Suponha que você tem uma corda de 20 m de comprimento. Usando esta corda : 
a) desenhe uma onda estacionária com um nó entre as extremidades. Qual é o comprimento 
de onda dessa onda? 
b) desenhe uma onda estacionaria com três nós entre as extremidades. Qual é seu 
comprimento de onda? 
c) se o comprimento de onda da onda estacionaria é de 2,5 cm quantas ondas cabem entre os 
limites? Quantos nos existem? 
 
18- Podemos corrigir a equação que descreve a série de Balmer para o átomo de H 
considerando a massa reduzida do 
1
H. Neste caso temos: 
 (Hz) = (1/4 – 1/n
2
) x (3,28805 x 10
15
) 
Calcule o comprimento de onda (nm) no vácuo, com 6 algarismos significativos, da luz 
emitida quando n = 3 e n=4. Considere a velocidade da luz no vácuo = 2,998 x 10
8
 ms
-1
. 
 
19- Mostre que a freqüência da luz emitida na transição de n=6 para n=4 no cátion Helio (He
+
) 
é igual a uma das linhas de Balmer para o átomo de H, exceto pelo erro devido ‘a massa finita 
dos dois núcleos. 
 
20- Os níveis 4s, 4p, 4d e 4f possuem energias (em u.a.) iguais a -0,03862, -0,03197, 0,03128 
e 0,03125 respectivamente. 
a) Calcule o valor de Zef utilizando orbitais monoeletrônicos. 
b) Estime o efeito de blindagem médio (constante de blindagem b) dos dois elétrons 1s sobre 
um elétron da quarta camada no átomo de lítio. 
 
21- Mostre todas as possíveis combinações de números quânticos para um elétron em cada 
um dos seguintes orbitais: 1s, 2p, 3p, 4s, 4d, 5p, 5f 
Determine o número de combinações com a mesma energia (degenerescência) de cada 
orbital. 
 
22- Mostre todas as combinações possíveis de números quânticos para um elétron em um 
orbital 5g. Os orbitais 5 g serão preenchidos a partir de um elemento químico de qual numero 
atômico? Mostre a distribuição eletrônica para este elemento. 
 
23- O raio de uma orbita de Bohr é descrito pela equação r = (n
2
/Z)a0. Calcule os raios das 
orbitas dos elétrons com n=1, 2 e 3. No átomo de hidrogênio. Compare estes valores de raio 
com as distancias de máxima probabilidade de densidade radial destes orbitais (estas 
distâncias podem ser vistas em gráficos, por exemplo, na figura 10.17 do livro do Mahan). 
 
24- Balanceie a equação de oxirredução em meio ácido pelo método do íon-elétron. Mostre 
todas as etapas utilizadas para chegar aos coeficientes. 
 MnO4
-
(aq) + Fe
2+
 (aq) ------> Mn
2+
 (aq) + Fe
3+
 (aq) 
 
25- Qual é a energia necessária para promover um elétron do átomo de hidrogênio do seu 
estado fundamental para o 1º estado excitado? O processo é endo ou exotérmico? Por quê? 
 
26- Qual é a velocidade de um elétron (m=9,901x10
-28
g) que está deslocando-se com um 
comprimento de onda associado de 3,32x10
-12
m? Qual é a defasagem (diferença, em 
porcentagem) em relação a velocidade da luz? 
 
27- Faça um esboço dos orbitais s, px, dx
2
–y
2
 e dyz. Responda quantos planos nodais existe 
para cada um deles e os represente graficamente. 
 
28- Dê a configuração eletrônica dos seguintes átomos: C, Cl, Fe
0
, Fe
3+
 e Zn
2+
. 
 
29- A configuração eletrônica de um elemento é: 
 
a) Qual a identidade do elemento? b) O elemento é diamagnético ou paramagnético (procurem 
a definição destes termos)? c) E o íon 2+ deste elemento? (mostre a configuração como 
mostrado na figura). 
 
30- Qual dentre os seguintes conjuntos não é um conjunto admissível de números quânticos? 
Explique o porquê. 
 n l ml ms 
a) 2 1 0 +1/2 
b) 0 2 +1 -1/2 
c) 4 4 -2 -1/2 
d) 3 1 +1 +1/2 
e) 2 0 0 0 
 
31- As energias calculadas pelo métodode Hartree-Fock para B, B+ e B2+ são, 
respectivamente, -24,52906, -24,23759 e -23,37599, em unidades atômicas. Use estes dados 
para calcular as energias de ionização I1 e I2, em quilojoules por mol. 
 
32- Explique porque o átomo de He possui a 1ª energia de ionização maior que a do Li. 
 
33- Explique porque os átomos de carbono e de flúor possuem elevada afinidade eletrônica. 
(ver figura 10.21, página 301, Mahan, 4ª edição). 
 
34- O que é um isótopo e abundancia isotópica ? De exemplos. 
 
35- Faça os exercícios do capitulo 7 do Kotz quinta edição. 
 
36- Faça os exercícios do capitulo 8 do Kotz quinta edição de 1 a 14. 
 
37- desenhe o orbital s, os orbitais p, os orbitais d e os orbitais f. 
De o conjunto de números quânticos relacionados a cada orbital desenhado. 
 
38- Qual é o numero de possibilidades de 4 números quânticos para um elétron de valencia no 
primeiro estado excitado do átomo de Br? De as possíveis combinações dos quatro orbitais 
para este elétron neste primeiro estado excitado.