Qúimica Geral 1 - Lista de Exercícios

Prévia do material em texto

1 
Lista de Exercícios 01 - QG-108 - Profa Claudia Longo 
 
1. Em 1807, John Dalton propôs um modelo atômico sugerindo que os átomos poderiam ser descritos 
como esferas rígidas. Considerando diversas evidências experimentais, este modelo evoluiu no decorrer 
do tempo. Discuta brevemente qual a contribuição dos seguintes cientistas no desenvolvimento do 
modelo atômico: 
(a) J. J. Thomson; (b) R.A. Millikan; (c) E. Rutherford, H.Geiger, E. Marsden; 
(d) Max Planck; (e) Albert Einstein; (f) Balmer e Rydberg; 
(g) Niels Bohr; (h) Clinton Davisson; Lester Germer; G.P. Thomson; 
(i) Louis de Broglie; (j) W. Heisenberg ; (k) Erwin Schrödinger. 
 
2. (a) Explique como J.J. Thomson estimou a relação e/m do elétron; 
 (b) Explique como R.A. Millikan demonstrou que todas as cargas elétricas são múltiplos de uma 
unidade elementar (e = 1,6 x 10-19 C), o que possibilitou estimar a massa do elétron. 
Sugestão: consulte o livro “Química, um curso universitário”, de Mahan & Myers (trad. 4ª ed.) 
 
3. Lâmpadas de vapor de sódio, usadas na iluminação pública, emitem luz amarela de 589 nm. 
Qual a energia emitida por 
 (a) um átomo de sódio excitado, ao gerar um fóton? 
(b) 1,00 g de átomos de sódio emitindo luz neste comprimento de onda? 
 
4. A radiação γ emitida pelo núcleo de um átomo de ferro 57 tem comprimento de onda de 86 pm. 
Calcule a energia de um fóton dessa radiação. 
 
5. A energia necessária para a dissociação da molécula de oxigênio em átomos de oxigênio equivale a 
493.6 kJ mol-1. Qual seria o comprimento de onda, em nanômetros, dos fótons que transportam uma 
quantidade de energia equivalente? Compare com os comprimentos de onda da luz visível. 
 
6. O espectro do Mg apresenta uma linha em 266,8 nm. Quais das seguintes sentenças são corretas 
sobre esta radiação? Justifique. 
a) Possui uma freqüência maior que a radiação com comprimento de onda 402 nm. 
b) É visível a olho nu. 
c) No vácuo, tem maior velocidade que a luz vermelha de λ = 652 nm. 
d) Seu comprimento de onda é maior que o comprimento de onda de raios X. 
 
7. A luz de um LED (Diodo Emissor de Luz) pode ser vista em muitos equipamentos eletrônicos. Um 
LED típico produz luz no comprimento de onda de 690 nm. Calcule a freqüência da luz emitida por este 
LED. 
 
 2 
8. Sabendo que o comprimento de onda crítico para que ocorra o efeito fotoelétrico no césio 
corresponde a 6600 Å, calcule a energia cinética de um elétron removido da superfície do césio metálico 
por uma radiação de 4000 Å. 
 
9. Um elétron com energia de 12 eV apresenta velocidade de 2.05 x 106 m s-1. Considerando que a 
incerteza na medida de velocidade seja de 1.5 %, com que precisão seria possível determinar 
simultaneamente a posição deste elétron? 
 
10. Considere que a velocidade média de uma molécula de hidrogênio a 20 oC seja 1.93 x 103 m s-1. 
Calcule o comprimento de onda associado ao movimento da molécula de H2 nesta condição. 
 
11. Comparando prótons e elétrons, qual deve apresentar maior velocidade para produzir ondas de 
comprimento de onda de 1 mm? Explique. 
 
12. Calcule o comprimento de onda de Broglie para uma bola de baseball (m=145 g) com velocidade de 
168 km/h. 
13. Um próton é acelerado a 1/10 da velocidade da luz e sua velocidade pode ser medida com uma 
precisão de 1%. Qual é a incerteza na posição deste próton? 
14. Em uma corda de 42 cm, uma onda estacionária apresenta seis nós (incluindo os nós das 
extremidades). Qual é o comprimento de onda desta onda, em centímetros? 
 
15. Explique a origem das linhas no espectro do átomo de hidrogênio. 
 
16. Considere o átomo de hidrogênio como uma caixa unidimensional de comprimento 150 pm. Usando 
o modelo da partícula em uma caixa, calcule o comprimento de onda da radiação emitida para uma 
transição eletrônica (a) do nível n = 4 para n = 3; (b) do nível n = 5 para n = 3. 
 
17. Os níveis de energia permitidos para o átomo de hidrogênio são 
 
 En = - hR / n2 com R = me e4 / 8 h3 ε02 onde n = 1,2, ... 
 
(a) Defina cada termo na expressão acima (consultar livros de Química Geral); 
(b) Por quê esta expressão apresenta um sinal negativo para os valores de energia? 
(c) Discuta brevemente as situações nas quais n = 1 e n → ∞ 
(d) Calcule o comprimento de onda da energia emitida para uma transição eletrônica do nível n=4 para 
n=2 e do nível n=5 para n=2; qual a cor destas linhas no espectro? 
 
Faça um esquema considerando somente os 4 primeiros níveis de energia e responda: 
(e) Quantas linhas de emissão são possíveis? Justifique. 
 3 
18. Quais são os 3 números quânticos que descrevem um orbital e quais as propriedades associadas a 
cada um destes números? Descreva as “regras” que governam os valores possíveis para cada um. 
19. Um orbital pode apresentar os números quânticos n = 2; l = 2 e ml = 2? Por quê? 
20. Que tipo de orbital (exemplo: 3s, 4p, ...) é designado pelos números quânticos: 
a) n = 5, l = 1, ml = 0; b) n = 4, l = 2, ml = -2 c) n = 2, l = 0, ml = 0 
21. Explique o que é diamagnetismo e paramagnetismo. Classifique, justificando, quais dos seguintes 
átomos são diamagnéticos ou paramagnéticos: (a) Na; (b) Mg; (c) Ag. 
22. Escreva a configuração eletrônica esperada para o estado fundamental dos átomos dos seguintes 
elementos e verifique quantos elétrons desemparelhados cada um apresenta: 
(a) Ga, Ge, As, Se e Br; (b) B, Al, Ga, In e Tl. 
23. Quais elementos apresentam, no estado fundamental, as seguintes configurações 
(a) [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p5 (b) [Ar] 3d104s24p1 (c) [Xe] 4f7 6s2 
24. Quais elementos terão as seguintes configurações eletrônicas no estado fundamental? 
a) [Kr] 4d8 5s1 b) [Ne] 3s2 3p3 c) [Ar] 4s2 
25. Defina energia de ionização. Considerando os elementos C, Li, N e Be, qual apresenta maior 
diferença entre os valores da primeira e da segunda energia de ionização? Justifique. 
26. Classifique os seguintes grupos de elementos em ordem decrescente de energia de ionização, 
justificando em termos da periodicidade da variação desta propriedade na tabela periódica 
(a) selênio, oxigênio, telúrio; (b) chumbo, bário, césio. 
27. Qual íon, para cada par, apresenta maior raio? Justifique. 
(a) Ca2+ , Ba2+ (b)Sn2+, Sn4+ (c)As3- , Se2- 
28. Defina “afinidade eletrônica”. Qual elemento, para cada par, apresenta maior afinidade eletrônica: 
(a) alumínio ou índio; (b) bismuto ou antimônio; (c)silício ou chumbo