Soluções Lista de exercícios 2

Prévia do material em texto

Respostas - Lista de Exercícios 2 
1. Quantização significa que a energia pode ser absorvida ou emitida apenas em 
quantidades específicas ou múltiplos daquelas quantidades. Esta quantidade 
mínima de energia é chamada de quantum e é igual a uma constante vezes a 
frequência da radiação absorvida ou emitida. (E = hν). 
2. Estas questões tratam da relação entre energia, comprimento de onda e 
frequência. Use a relação E = hν = hc/λ para calcular as grandezas desejadas. 
Tenha muita atenção com as unidades. 
(a) 
8
-34 -19
-9
hc 2,998 x10 m 1E = hν= = 6,626 x10 Js x x =2,45 x10 J
λ s 812 x10 m
 
(b) 
13
-34 -202,72 x 10E = hν= 6,626 x10 Js x = 1,80 x10 J
s
. 
(c) 
8
-34 -8
-18
hc 2,998x10 m 1
λ= = 6,626 x10 Js x x =2,53x10 m = 25,3 nm
E s 7,84 x 10 J
Esta radiação está na faixa do ultravioleta. 
3. 
8
-34 -20
-6
hc 2,998 x10 m 1E = = 6,626 x10 Js x x =6,0 x 10 J
λ s 3,3x10 m
 
8
-34 -15
-9
hc 2,998x10 m 1E = = 6,626 x10 Js x x =1,29 x 10 J
λ s 0,154 x10 m
 
Para λ=3,3 µm, E = 6 x 10−20 J. 
Para λ=0,154 nm, E = 1,29 x 10−15 J. 
A radiação com comprimento de onda maior (3,3 µm) tem energia menor que a radiação 
com comprimento de onda = 0,154 nm. O fóton com λ = 3,3 µm está na região do 
infravermelho, enquanto o com λ = 0,154 nm está na região dos raios X. o fóton de 
raios X tem energia maior. 
4. 
-34 8
19
fóton
-9
hc 6,626 x 10 Js 2,998 x 10 mE = = x = 2,01 x 10 J/fóton
λ 987 x 10 m s
 
16
-19
0,52 J 1fóton
x = 8,1 x 10 fótons/s
32 s 2,01 x 10
 
 
5. (a) emitida 
(b) emitida 
(c) absorvida 
6. (a) E (n=2) = −5,45 x 10−19 J. E(n=6) = −0,606 x 10−19 J. 
(b) λ = 4,1 x 10−7 m = 410 nm. A região visível do espectro eletromagnético está 
entre 400-700 nm, assim, este comprimento de onda está na região do visível. A 
cor é violeta. 
7. (a) região ultravioleta 
(b) ni = 6 e nf = 1 
8. (a) O quadrado da função de onda tem o significado físico de uma amplitude, ou 
probabilidade. A grandeza ψ2 em um dado ponto no espaço é a probabilidade de 
encontrar o elétron dentro de um pequeno volume ao redor do ponto em qualquer 
instante. A probabilidade total, isto é, o somatório de ψ2 sobre todo o espaço ao redor do 
núcleo, deve ser igual a 1. 
(b) A densidade eletrônica é uma maneira de expressar a probabilidade de encontrar o 
elétron em uma dada região do espaço. Quanto maior a probabilidade (o valor de ψ2), 
maior é a densidade eletrônica. 
(c) Um orbital é uma das funções de onda, ψ, que é uma solução da equação de 
Schrödinger para um átomo particular. Cada orbital tem forma e energia distinta. 
9. (a) l = 3, 2, 1, 0. 
(b) ml = -2, -1, 0, 1, 2. 
10. (a) n=3, l =1. 
(b) n = 2, l = 0 
(c) n = 4, l =3 
(d) n=5, l = 2. 
11. (a) 1p, apenas l=0 é possível para n=1. (d) 2d, para n =2, l=1 ou 0, mas nunca 2. 
12. (a) No hidrogênio, orbitais com o mesmo número quântico principal, n, tem a 
mesma energia; eles são degenerados. 
(b) Em um átomo polieletrônico, para um dado valor de n, a energia do orbital aumenta 
quando aumenta o valor de l: s < p < d < f. 
13. +1/2 e −1/2. 
14. (a) 10, (b) 2, (c) 6, (d) 14. 
15. (a) São os elétrons de valência. 
(b) Elétrons desemparelhados são elétrons que ocupam orbitais separados, ou seja, 
quando há apenas um elétron em um orbital, este elétron está desemparelhado. 
(c) O Si tem quatro elétrons de valência, 3s23p2. Dois deles (aqueles no orbital 
degenerado 3p) são desemparelhados. 
16. Cs: [Xe]6s1. 
Ni: [Ar]4s23d8 
Se: [Ar]4s23d104p4. 
Cd: [Kr]5s24d10 
Ac: [Rn]7s26d1 
Pb: [Xe]6s24f145d106p2 
17. (a) Mg; (b) Al; (c) Cr; (d) Te. 
18. Nós sabemos o comprimento da radiação de microondas, o volume de café a ser 
aquecido e a variação de temperatura desejada. Assuma que a densidade e a capacidade 
calorífica são as mesmas da água pura. Nós precisamos calcular: (i) a energia total 
necessária para aquecer o café e (ii) a energia de um único fóton para depois encontrar 
(iii) o número de fótons necessários. 
(i) a capacidade calorífica da água pura é 4,184 J/g oC. 
Para encontrar a massa de 200 mL de café a 23 oC, use a densidade da água como sendo 
0,997 g/mL. 
0,997 g200 mL x = 199,4 = 199 g de café
1 mL
 
o o 4
o
4,184 J
x 199,4 g x (60 C - 23 C) = 3,087 x 10 J = 31 kJ
1 g C
 
(ii) 
-34 8
-24
fóton
hc 6,626 x 10 Js 2,998 x 10 mE = = x = 1,77 x 10 J/fóton
λ 0,112 m s
 
(iii) 4 28
-24
1fóton3,087 x 10 J x = 1,7 x 10 fótons
1,774 x 10 J