1ª Lista de Exercícios

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1a. Lista de Exercícios de Química Geral IC-348 – Estrutura atômica 	
  
Prof. Antonio Gerson Bernardo da Cruz 
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Questões de discussão: 
1. Defenda ou critique o modelo de Bohr. Porque este modelo proposto pareceu razoável e que 
evidências comprovam a sua funcionalidade? Porque não devemos mais acreditar nele. 
2. Explique o elétron do ponto de vista da mecânica quântica, inclua discussão do raio atômico, 
probabilidades e orbitais. 
3. Considere a seguinte afirmação: o átomo de hidrogênio possui orbitais 3s. Esta afirmação é 
correta? Discuta. 
4. Qual o orbital é maior, o orbital 1s do átomo de H ou 1s do átomo de Li? Por que? 
5. Qual orbital tem maior energia: o orbital 2s ou 2p no átomo de hidrogênio? Isto também é 
válido para o He? Explique? 
6. De acordo com o modelo de Bohr, um elétron no estado fundamental de um átomo de 
hidrogênio move-se em órbita ao redor do núcleo com um raio específico de 0,53 Å. Na 
descrição do átomo de hidrogênio pela mecânica quântica, a distância mais provável do 
elétron ao núcleo é 0,53 Å. Por que essas duas afirmativas são diferentes? 
Problemas: 
1. A radiação de micro ondas tem comprimento de onda da ordem de 1,0 cm. Calcule a 
frequência e a energia de um fóton desta radiação. Calcule a energia de um mol de fótons (1,0 
einstein) desta radiação eletromagnética. 
2. Considere as seguintes ondas representando radiações eletromagnéticas: Qual onda tem maior 
comprimento de onda? Calcule o comprimento de onda aproximado. Qual onda tem maior 
frequência e maior energia? Calcule estes valores aproximados. Que tipo de radiação 
eletromagnética corresponde cada onda? 
 
3. Um fóton de luz ultravioleta (UV) tem energia suficiente para causar mutações no DNA 
humano. Qual a energia de um fóton e de um mol de fótons UV com comprimento de onda 25 
nm? 
4. A velocidade de um elétron emitido pela superfície de um metal iluminada por um fóton é 3,6 
x 103 km/s. 
a. Qual é o comprimento de onda do elétron emitido? 
b. A superfície do metal não emite elétrons até que a radiação alcance 2,50 x 1016 Hz. 
Quanta energia é necessária para remover o elétron da superfície do metal? 
c. Qual é o comprimento de onda da radiação que causa a foto-emissão do elétron? 
d. Que tipo de radiação eletromagnética foi usada? 
5. A função trabalho (φ) de um elemento é a energia necessária para remover um elétron da 
superfície de um metal. A função trabalho para o lítio é 279,7 kJ/mol (consume-se 297,7 kJ 
para remover um mol de elétrons da superfície do Li metálico). Qual é o máximo 
comprimento de onda de luz que pode remover um elétron do átomo de Li metálico? Onde a 
energia cinética é dada por: ½mc2 = hν - φ 
6. Consome-se 208,4 kJ para remover um mol de elétrons de átomos na superfície do rubídio 
metálico. Se o Rb é irradiado com luz de comprimento de onda 254 nm, qual a energia 
cinética máxima que os elétrons ejetados devem ter? 
7. Calcule o comprimento de onda de de Broglie para cada um dos seguintes casos: 
a. Um elétron com 10% da velocidade da luz; 
b. uma bola de tênis (55g) rebatida a 35 m/s; 
c. um nêutron se movendo com 1% da velocidade da luz; 
8. A difração de nêutrons é usada na determinação da estrutura das moléculas: calcule a 
velocidade de um nêutron com comprimento de onda de de Broglie de 75 pm. 
 
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9. Um átomo de um elemento em particular viaja com 1% da velocidade da luz. O comprimento 
de onda de de Broglie para este átomo é 3,31x 10-3 pm; Qual a identidade deste elemento? 
10. Calcule o comprimento de onda emitido por cada uma das seguintes transições espectrais no 
átomo de hidrogênio. Que tipo de radiação eletromagnética é emitida em cada caso? 
a. n = 3 → n = 2 
b. n = 4 → n = 2 
c. n = 2 → n = 1 
d. n = 4 → n = 3 
11. Um elétron é excitado do seu estado fundamental para o estado n = 3 do átomo de hidrogênio. 
Qual dos seguintes estados de energia são corretos? Corrija os que estiverem incorretos. 
a. é necessário mais energia para remover o elétron do nível n = 3 do que removê-lo do 
nível n = 1; 
b. em média o elétron fica mais distante do núcleo no nível n = 3 do que no n = 1; 
c. o comprimento de onda emitido se o elétron cai do nível n = 3 para o n = 2 é menor do 
que se o elétron cai do nível n = 3 para o nível n = 1; 
d. o comprimento de onda emitido quando o elétron retorna do nível n = 3 para o estado 
fundamental é o mesmo comprimento de onda da luz absorvida para ele ir de n = 1 para n 
= 3; 
12. Um fóton de luz visível (λ = 400-700) tem energia suficiente para excitar um elétron em um 
átomo de hidrogênio do estado de energia n = 1 para n = 5? Do estado n = 2 para n = 6? 
13. Considere um elétron para um átomo de hidrogênio em um estado excitado. O comprimento 
de onda máximo que pode remover completamente este elétron (ionizar) do átomo de H é 
1460 nm. Determine o estado eletrônico inicial para o elétron (n = ?). 
14. Calcule a energia (kJ/mol) necessária para remover o elétron no estado fundamental para cada 
um das seguintes espécies monoeletrônicas usando o modelo de Bohr. 
a. H; b. He+ c. Li2+ d. C5+ e. Fe25+ 
15. Usando principio da incerteza de Heisenberg, calcule Δx para cada um dos seguintes casos: 
a. um elétron com Δv = 0,1 m/s; 
b. uma bola de baseball (m = 145 g) com Δv = 0,1 m/s; 
c. O que pode-se extrair destes resultados? 
16. Quais são os números quânticos? Que informação nos fornecem os números quânticos n, l, ml 
e ms? 
17. Com cada um dos orbitais 2p se difere um do outro? O que há de errado em se escrever os 
orbitais atômicos 1p, 1d, 2d, 1f, 2f e 3f? Explique o que significa dizer que os orbitais 4s são 
mais penetrantes do que os orbitais 3d? 
18. Nas sentenças classifique como (F) ou (V) as seguintes afirmações. Escreva corretamente as 
que são falsas. 
a. Um orbital e ́ definido por quatro números quânticos: n, l, ml , ms. 
b. Os números quânticos n = 3; l = -1 e ml = 0 representam o orbital 3s. 
c. São cinco os conjuntos de números quânticos que compõem o subnível 3d. 
d. Um elétron e ́ mais atraído pelo núcleo no orbital 2s do que nos orbitais 2p. Portanto o 
orbital 2s tem menor energia do que o 2p. 
e. O principio da exclusão de Pauli estabelece que dois elétrons de um mesmo átomo não 
podem ter o mesmo conjunto de números quânticos (n, l, ml , ms). 
19. Qual dos seguintes conjuntos de números quânticos não são permitidos no átomo de 
hidrogênio? Para o conjunto que estiver incorreto, aponte a inconsistência. 
a. n = 3, l = 2 ml = +2; 
b. n = 4, l = 3, ml = +4; 
c. n = 0, l = 0, ml = 0; 
d. n = 2; l = -1, ml = +1; 
e. n = 3, l = 3 ml = 0; ms = -½ 
f. n = 4, l = 3, ml = +2, ms = -½; 
g. n = 4, l = 1, ml = +1, ms = +½; 
h. n = 2; l = 1, ml = -1, ms = -1; 
 
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i. n = 5, l = -4, ml = +2, ms = +½; 
j. n = 3, l = 1, ml = +2, ms = -½ 
20. Qual o significado físico de ψ2 para um dado ponto em orbital atômico? 
21. Qual o número máximo de elétrons em um átomo que tem os seguintes números quânticos? 
a. n = 4 
b. n = 5, ml = +1 
c. n = 5, ms = +½ 
d. n = 3; l = 2 
e. n = 2, l = 1 
f. n = 0, l = 0, ml = 0 
g. n = 2, l = 1, ml = -1, ms = -½; 
h. n = 3; ms = +½ 
i. n = 2, l = 2 
j. n = 1, l = 0, ml = 0 
22. Escreva a configuração eletrônica prevista para os seguintes átomos: Sc, Fe, P, Cs, Eu, Pt, Xe, 
Cf, Cl, As, Sr, W, Pb e Br. 
23. No átomo de mercúrio (Hg) no estado fundamental, 
a. quantos elétrons ocupam orbitais atômicos com n =3? 
b. quantos elétrons ocupam o orbitais atômicos d? 
c. Quantos elétrons tem spin ms = +½ (considerandoque o primeiro elétron a ocupar o orbital 
tem spin para cima)? 
24. O ultimo elétron de um átomo neutro apresenta o seguinte conjunto de números quânticos: n 
= 4; l = l; ml = 0; ms = +½. Convencionando que o primeiro elétron a ocupar um orbital 
possui numero quântico de spin igual a -½, calcule o número atômico desse átomo. 
25. Quantos elétrons possui certo subnível, sabendo que o ultimo elétron a preenche-lo possui os 
seguintes números quânticos: n = 4; l = 3; m l = 1; ms = -½ (considere que o primeiro elétron 
a preencher os orbitais possui spin +½). 
26. Uma evidência de que o modelo quântico do átomo está correto são as propriedades 
magnéticas da matéria. Qual dos seguintes átomos espera-se observar paramagnetismo: Li, N, 
Ni, Te, Ba e Hg? Quantos elétrons desemparelhados há em cada um dos átomos 
paramagnéticos? 
27. Quais dos elementos de 1-36 tem um par de elétrons desemparelhados? Qual tem apenas um 
elétron desemparelhado? 
28. Um certo átomo de oxigênio tem configuração eletrônica 1s2 2s2 2px2 2py2. Quantos elétrons 
desemparelhados estão presentes? Este estado é um estado excitado do átomo de oxigênio? 
Indo deste estado para o estado fundamental, ocorrerá absorção ou emissão de energia? 
29. Escreva a configuração eletrônica para os seguintes íons: 
a. V2+ b. Cr3+ c. Fe3+ d. Zn2+ e. Ag+ f. Pt2+ 
30. Quais das seguintes configurações eletrônicas correspondem a um estado excitado? 
Identifique o átomo e quando necessário, escreva a sua configuração eletrônica do estado 
fundamental: 
a. 1s22s23p1 c. 1s22s22p43s1 
b. 1s22s22p6 d. [Ar]4s23d54p1