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1a. Lista de Exercícios de Química Geral IC-348 – Estrutura atômica 	
  
Prof. Antonio Gerson Bernardo da Cruz 
email: dacruz.agb@gmail.com 	
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Questões de discussão: 
1.1. 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. 
1.2. Explique o elétron do ponto de vista da mecânica quântica, inclua discussão do raio 
atômico, probabilidades e orbitais. 
1.3. Considere a seguinte afirmação: o átomo de hidrogênio não possui orbitais 3s. Esta 
afirmação é correta? Discuta. 
1.4. Qual orbital tem maior energia: o orbital 2s ou 2p no átomo de hidrogênio? Isto 
também é válido para o He? Explique? 
1.5. Descreva brevemente o modelo de Bohr e como este explicou o espectro de emissão 
do hidrogênio. Como o modelo de Bohr difere da física clássica? 
1.6. Explique como os astrônomos são capazes de dizer quais elementos estão presentes 
em estrelas distantes simplesmente analisando o espectro eletromagnético emitido por 
estas estrelas. 
1.7. Como a hipótese de De Broglie justifica o fato de que as energias do elétron no átomo 
de hidrogênio são quantizadas? 
1.8. Explique por que não podemos observar o comportamento ondulatório de um objeto 
macroscópico como uma bola de ping-pong? 
1.9. Defina os termos diamagnético e paramagnético. 
1.10. Quais são os números quânticos? Que informação nos fornecem os números 
quânticos n, l, ml e ms? 
1.11. 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? 
1.12. Qual o significado físico de ψ2 para um dado ponto em orbital atômico? 
Problemas: 
1.13. A distância média entre marte e a terra é de cerca de 1,3 x 108 mi. Quanto tempo 
uma imagem transmitida por um robô explorador na superfície de marte demoraria 
para chegar na terra? (1 mi = 1,61 km) 
1.14. A cor azul do céu se deve ao espalhamento da luz do sol por um dos componentes 
do ar ou O2. A luz azul tem frequência de cerca de 7,2 x 1014 Hz. (a) Calcule o 
comprimento de onda (em nm) associado com esta radiação. (b) calcule a energia (em 
J) de um único fóton associado à essa frequência. 
1.15. Um fóton com uma frequência de 6,5 x 109 Hz. (a) converta esta frequência em 
comprimento de onda (nm). Esta frequência está na faixa visível do espectro. (b) 
Calcule a energia (em J) deste fóton. (c) Calcule a energia (em J) de um mol de fótons 
com a mesma frequência. 
1.16. Calcule a diferença de energia (em J) entre um fóton com λ = 680 nm e um fóton 
com λ = 442 nm. 
1.17. A retina do olho humano pode detectar luz quando a energia radiante incidente 
sobre ela é de pelo menos 4,0 x 1011 J. Quantos fótons luz de 585 nm esta energia 
corresponde? 
1.18. A energia de ligação d magnésio metálico é de5,86 x 10-19 J. Calcule a frequência 
mínima da luz necessária para liberar elétrons do metal. 
1.19. Qual a energia cinética dos elétrons ejetados se uma luz de frequência 2,0 x 1015 s-1 
é usada para irradiar o magnésio metálico? 
 
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1.20. Um elétron no átomo de hidrogênio faz uma transição de um nível de energia de 
número quântico igual a ni para o estado com n = 2. Se o fóton emitido tem 
comprimento de onda de 434 nm, qual o valor de ni? 
1.21. Nêutrons térmicos são nêutrons se movendo a velocidades comparáveis à de 
partículas no ar em temperatura ambiente. Estes nêutrons são efetivos na 
inicialização de reações nucleares em cadeia entre isótopos do 235U. Calcule o 
comprimento de onda (em nm) associado com um feixe de nêutrons se movendo a 7,0 
x 102 m/s (massa do nêutron = 1,67 x 10-27 kg). 
1.22. Qual o comprimento de onda de De Broglie (em cm) de uma abelha voando a 6,28 
mph (1 mi = 1,61 km)? 
1.23. Suponha que fótons de luz vermelha (675 nm) sejam usados para localizar a 
posição de uma bola de ping-pong de massa 2,8 g em movimento onde a incerteza na 
posição da bola é igual a um comprimento de onda. Qual a incerteza mínima na 
velocidade da bola de ping-pong? Comente a magnitude deste resultado. 
1.24. Quando uma substância contendo césio é aquecida na chama de um bico de Bunsen, 
são emitidos fótons com energia 4,3 x 10-19 J. Qual a cor da chama de césio? 
1.25. Um laser de rubi produz radiação de comprimento de onda de 633 nm em pulsos 
de 1,0 x 10-9 s. (a) Se o laser produz 0,376 J de energia por pulso, quanto fótons são 
produzidos por pulso? (b) Calcule a potência (em W) liberada por pulso de laser. 
( 1W = 1 J/s) 
1.26. Um átomo de um elemento desconhecido viaja com 15% da velocidade da luz. O 
comprimento de onda de De Broglie deste átomo é de 1,06 x 10-16 m. Identifique o 
elemento. 
1.27. Apenas uma fração da energia elétrica fornecida ao tungstênio de uma lâmpada 
incandescente é convertido em luz visível. O restante é convertido em radiação 
infravermelho. Um a lâmpada de 75 W converte 15 % da energia fornecida em luz 
visível (550 nm), calcule o número de fótons emitidos pela lâmpada por segundo. 
1.28. Quando um elétron do átomo hélio é removido forma-se a espécie He+. O íon He+ 
tem apenas um elétron e é considerado um átomo hidrogenóide. Calcule os 
comprimentos de onda em ordem crescente das primeiras quatro transições na série 
de Balmer para o íon He+. Compare esse resultado com os observados para o átomo 
de H. (constante de Rydberg para o He, RH= 4,39 x 107 m-1). 
1.29. A energia de ionização é a energia mínima necessária para remover um elétron de 
um átomo expressa em kJ/mol, energia necessária para remover um mol de elétrons 
por mol de átomos. (a) calcule a energia de ionização do átomo de hidrogênio. (b) 
Repita o cálculo supondo que o elétron a ser removido encontra-se no nível n = 2 ao 
invés do estado fundamental. 
1.30. Um elétron em um átomo de hidrogênio é excitado do estado fundamental para o 
estado com n = 4. Comente as afirmativas (verdadeiro ou falsa): (a) n = 4 é o primeiro 
estado excitado. (b) Deve-se fornecer mais energia para remover um elétron do nível 
n = 4 do que do nível fundamental. (c) Em média, o elétron encontra-se mais distante 
do núcleo em n = 4 do que no estado fundamental. (d) O comprimento de onda 
emitido quando o elétron cai de n = 4 é maior do que de n = 4 para n = 2. (e) O 
comprimento de onda que o átomo absorve indo de n =1 para n = 4 é o mesmo que é 
emitido quando ele retorna de n = 4 para n = 1. 
1.31. As células cone do olho humano são sensíveis à três faixa de comprimentos de 
onda, que o o olho interpreta como azul (419 nm), verde ((531 nm) e vermelho (558 
nm). Se o nervo ótico no olho precisa de 2,0 x 10-17 J de energia para iniciar o sinal de 
impulsos para o cérebro, quantos fótons de luz azul, verde e vermelha são necessários 
para que olho veja essas cores? 
 
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1.32. A figura abaixo ilustra porções de diagrama de orbitais representado configuração 
eletrônica de estado fundamental de certos elementos. Qual deles viola o princípio de 
exclusão de Pauli? Qual deles viola a regra de Hund? 
 
1.33. A luz ultravioleta responsável pelo bronzeamento da pele cai no intervalo de 320 – 
400 nm. Calcule a energia total (em J) absorvida por uma pessoa exposta à esta 
radiação por 2,5 h, dado que há 2,0 x 1916 fótons atingindo a superfície da terra por 
centímetro quadrado em um intervalo de 80 nm e que a área exposta do corpo é de 
aproximadamente 0,45 m2. Assuma que apenas metade da radiação é absorvida e a 
outra metade é refletida pela pele.1.34. Quando um elétron faz uma transição entre níveis de energia de um átomo de 
hidrogênio, não há restrições nos valores inicial e final do número quântico principal 
n. No entanto, há uma regra mecânico-quântica que restringe os valores inicial e final 
do número quântico de momento angular l. Esta regra de seleção, a qual afirma que ∆ 
l = ± 1; Em uma transição o valor de l pode aumentar ou diminuir por 1 unidade. Com 
base nessa regra, qual das seguintes transições são permitidas: (a)1s →2s; (b) 2p 
→1s; (c) 1s →3d; (d) 3d →4f; (e) 4d →3s? 
1.35. 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? 
1.36. 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? 
1.37. 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? 
1.38. 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 = ?). 
1.39. 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+ 
1.40. 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. 
 
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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). 
1.41. 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; 
i. n = 5, l = -4, ml = +2, ms = 
+½; 
j. n = 3, l = 1, ml = +2, ms = -½ 
1.42. 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 
1.43. 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. 
1.44. 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). 
1.45. Quais dos elementos de 1-36 tem um par de elétrons desemparelhados? Qual tem 
apenas um elétron desemparelhado? 
1.46. 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? 
1.47. 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