SERIE DE PROBLEMAS PARA EL PRIMER EXAMEN PARCIAL

QUMICA INORGNICA

1

I.- CONCEPTOS TERICOS.

1. Explique el efecto fotoelctrico. 2. Describir la influencia de la frecuencia y la longitud de onda de la radiacin

electromagntica sobre la corriente elctrica en el efecto fotoelctrico. 3. Cuando incide luz verde sobre la superficie de un metal se emiten electrones. Si incidiera

una luz azul tambin expulsar electrones de esa superficie? Explique porqu. 4. Mencione 3 diferencias entre un espectro de absorcin y un espectro de emisin. 5. Elabore un cuadro de los nmeros cunticos, su significado fsico y sus propiedades. 6. Escriba los nombres y smbolos de los elementos de los grupos IA al VIIIA. 7. Defina los siguientes trminos: a) Radio atmico, b) Radio inico, c) Afinidad electrnica, d)

Electronegatividad, f) Potencial de ionizacin. 8. Indique cmo vara el radio atmico y el radio inico en la tabla peridica. 9. Indique cmo vara la energa de la primera ionizacin, la afinidad electrnica y

electronegatividad en la tabla peridica. 10. Ordene en forma creciente, las siguientes especies qumicas de acuerdo a la propiedad

indicada: a) Potencial de la primera ionizacin: Na, Cl, S. b) Electronegatividad: O, Ba, Li. c) Radio inico: Na+, Cs+, Be2+, Ga3+. d) Radio atmico: Be, F, Na, I, Te. e) Afinidad electrnica: Li, K, C, F, I.

II.- PROBLEMAS. Radiacin electromagntica. 1.- Considerando las seales de un semforo, la luz mbar tiene una longitud de onda de 595 nm, mientras que la luz de verde su longitud de onda es de 500 nm, Calcular la frecuencia de las luces mbar y verde. Cul de ellas tiene mayor frecuencia? 2.- Algunos diamantes son amarillos porque contienen compuestos de nitrgeno, que absorben la luz violeta de frecuencia 7.23x1014 s-1. Calcule la longitud de onda de la luz absorbida en nm (nanmetros) y (angstrom). 3.- En los Estados Unidos, la polica frecuentemente supervisa el trnsito con pistolas de radar de banda K, que operan en la regin de microondas con 22.235 GHz (1GHz= 1x109 Hz). Determinar la longitud de onda en nm y de esta radiacin. Radiacin electromagntica y ecuacin de Planck. 4.- Cul es la frecuencia y la energa por cuanto de: a) luz roja con una longitud de onda de 700 nm. b) luz violeta con una longitud de onda de 400 nm? 5.- Las lmparas de sodio utilizadas en la iluminacin de calles y avenidas tiene un color amarillo caracterstico. La longitud de onda de esta radiacin es de 588 nm. Calcule la frecuencia y la energa (en eV) de esta radiacin. 6.- La lnea azul de la emisin del tomo de estroncio tiene una longitud de onda de 460 nm. Cul es la frecuencia y cual es la energa de un fotn de esta luz? 7.- Cul es la longitud de onda y la energa por cuanto de: a) una onda de radio con una frecuencia de 9x105 s-1? b) una radiacin X con frecuencia de 1.5x1018 s-1? 8.- El primer paso en la formacin del ozono en la atmsfera superior ocurre cuando las molculas

de oxgeno absorben radiacin UV de =242 nm. Calcular la frecuencia y energa (en ergios) de esta radiacin. 1 J = 1x107 erg.

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QUMICA INORGNICA

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9.- Adems de la radiacin continua, las lmparas fluorescentes emiten lneas precisas en la regin visible a partir de una descarga de mercurio en el interior del tubo. La mayor parte de esa luz tiene

una =436 nm. Calcular la frecuencia y la energa de esta radiacin. 10.- El ozono de la atmsfera superior absorbe la radiacin ultravioleta, lo cual produce la siguiente reaccin: O3 O2 + O Cul es la energa del fotn de 3420 que se absorbe? 11.- Un fotn de luz ultravioleta tiene una longitud de onda de 4.26x10-7 m. Calclese su energa en a) Joule, b) eV (1 eV= 1.6022 x 10-19 J). Efecto Fotoelctrico. 12.- La energa de umbral (W) de un metal es de 7.8x10-11 erg. Si incide sobre el metal una luz con

una de 530 , provocar fotoemisin? 13.- El cesio a menudo se usa en los ojos electrnicos para la apertura automtica de puertas como una aplicacin del efecto fotoelctrico. La energa de umbral es de 3.89 eV. Demostrar si un haz de luz amarilla con longitud de onda de 5830 es capaz de producir una respuesta. 14.- Un lser de rub produce pulsos de radiacin con una longitud de 633 nm. Si el lser produce 0.376 J de energa por pulso cuntos fotones se generan en cada pulso? 15.- La W del rubidio es de 6.88x10-13 erg. Calcular la Emx de los fotoelectrones emitidos desde la

placa que est siendo irradiada con una luz de =4200 . 16.- Una radiacin de luz ultravioleta de 3500 de longitud de onda incide sobre una placa metlica, y se emiten fotoelectrones con una velocidad de 6.75 X 105 m/s. Calcular:

a) la frecuencia de umbral, b) la longitud de onda de umbral, c) la funcin de trabajo en electronvolts (eV).

17.- Una radiacin de luz violeta visible de 4150 de longitud de onda incide sobre una placa metlica que emite fotoelectrones con una velocidad de 2.75 X 105 m/s. Calclese:

a) la frecuencia de umbral fotoelctrico. b) la longitud de onda de umbral. c) el trabajo de extraccin en eV.

18.- Una radiacin luminosa incide sobre una placa metlica que emite electrones con una velocidad de 6.25 x 105 m/s. Si el umbral fotoelctrico corresponde una longitud de onda igual a 4250 , calclese: a) la frecuencia de la luz incidente, b) la longitud de onda de la luz incidente, c) el trabajo de extraccin en eV. 19.- Una radiacin ultravioleta extrema de muy corta longitud de onda incide sobre una placa metlica que emite fotoelectrones a una velocidad de 2.55 x106 m/s. Si el trabajo de extraccin es de 2.68 eV, calcule: a) la frecuencia de la radiacin incidente, b) la longitud de onda de la radiacin incidente, c) la frecuencia de umbral, d) la longitud de onda de umbral. 20.- Sobre un metal cuya funcin de trabajo es 2.45 eV incide una radiacin ultravioleta de 3650 de longitud de onda. Calcular la velocidad de la emisin fotoelectrnica.

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21.- Una superficie metlica cuya funcin de trabajo equivale a 3.62 eV, emite electrones con una velocidad de 5.76 x 105 m/s. Calclese: a) la frecuencia y b) la longitud de onda del umbral, c) la frecuencia y d) la longitud de onda de la radiacin incidente. 22.- Si una luz con una longitud de onda de 400 nm incide sobre una superficie de potasio metlico, se liberan electrones con energa cintica de 1.38x1019J. a) Cul es la energa del fotn incidente?, b)Cunta energa que se requiere para liberar el

electrn del metal?, c) Cules son la frecuencia de umbral, y la correspondiente longitud de onda?

23.- La cantidad de energa requerida para ionizar el cesio es 3.89 eV. Demostrar mediante clculo si un haz de luz amarilla con longitud de onda 5830 ionizara un tomo de cesio.

24.- La funcin de trabajo para el calcio es igual a 2.147 eV Cul es la frecuencia mnima de la luz para el efecto fotoelctrico? 25.- La funcin de trabajo del potasio es 3.52x10-19 J, Cul ser la energa cintica de los electrones fotoemitidos de ese metal, si se incide luz con una longitud de onda de 30 nm? Series Espectrales. 26.- En el espectro del hidrgeno se detecta una lnea a 1880 nm Es una lnea de serie de Balmer? Justifquelo. 27.- Calcular la frecuencia, la longitud de onda y la energa de las lneas alfa, beta, gamma y delta del espectro de emisin del tomo de hidrgeno, de la regin visible.

28.- Calcular la frecuencia, la , y E de la lnea 3 de la serie espectral de Brackett para el tomo de hidrgeno.

29.- Calcular la , y E para la transicin electrnica desde el nivel energtico 7 hasta el 5 en el espectro de emisin del hidrgeno. Indique a qu serie y cul es la lnea correspondiente. 30.- Cul es la longitud de onda de la lnea espectral que corresponde a una transicin electrnica del nivel n=4 al nivel n=1? 31.- Las lneas espectrales del hidrgeno en la regin visible corresponden a transiciones electrnicas desde niveles superiores hasta el nivel basal n1=2. Cul es la transicin electrnica que corresponde a la lnea del espectral de 410.2 nm? 32.- La serie de Pfund del espectro del tomo de hidrgeno tiene como componente de longitud de onda ms larga una lnea de 7400 nm. Calcule la transicin electrnica involucrada. 33.- La primera lnea de la serie de Balmer aparece a una longitud de onda de 656.3nm Cul es la diferencia de energa entre los dos niveles de energa implicados en la emisin que da lugar a esta lnea espectral? Naturaleza dual del electrn. 34.- Cul es la longitud de onda de De Broglie de: a) un electrn que se mueve a un dcimo de la velocidad de la luz, b) una persona de 68 Kg corriendo a una velocidad de 4 m/s?, c) un colibr de 1.62x104 mg que vuela a 1.3 x102 m/h?

35.- Cul debe ser la velocidad en metros por segundo, de un haz de electrones si poseen una longitud de onda de De Broglie de 2 micrmetros? 36.- Cul es la longitud de onda de De Broglie de una pelota de bisbol de 150 g que viaja a 25 m/s?

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Nmeros Cunticos. 37.- Escriba los valores de los cuatro nmeros cunticos para cada uno de los electrones de los siguientes elementos: a) 1H, b) 7N, c) 10Ne

38.- Escriba el valor de los nmeros cunticos para cada uno de los electrones de valencia del fsforo (Z=15). 39.- Un electrn de un cierto tomo est en el nivel cuntico, n = 2. Refiera los valores posibles de l y m que pueden tener. 40.- D los valores de los cuatro nmeros cunticos de cada uno de los electrones de valencia del tomo de azufre (Z=16).

41.- De la siguiente serie de nmeros cunticos = (n, l, m, s), establezca cules seran posibles y no posibles para un electrn en un tomo. En este ltimo caso seale el valor del nmero cuntico incorrecto.

a) = (0, 0, 0, )

b) = (1, 1, 0, )

c) = (1, 0, 0, -)

d) = (2, 1, -2, )

e) = (2, 1, -1, )

f) = (3, 0, 0, )

g) = (4, 3, -2, )

42.- Anote la configuracin electrnica de la capa de valencia, junto con los valores correspondientes de los nmeros cunticos para un elemento qumico perteneciente a la familia 6A y del cuarto periodo. Configuraciones electrnicas. 43.- Escriba las configuraciones electrnicas de los siguientes iones y elementos. No usar Kernel: a) 11Na, b) 11Na+, c) 8O2-, d)35Br, e) 35Br-, f) 48Cd, g)78Pt

44.- Usando diagramas de cuadros escriba las configuraciones electrnicas de: a) 29Cu, b) 42Mo, c)

79Au. Diga si son diamagnticos, paramagnticos y s presentan o no anomala. 45.- El calcio es un elemento del grupo IIA y se encuentra en el cuarto periodo de la tabla peridica Cul es la configuracin de su capa de valencia? 46.- Escriba las configuraciones electrnicas de los siguientes tomos e indique si son paramagnticos o diamagnticos a) 26Fe, b) 47Ag, c) 52Te 47.- Escriba las configuraciones electrnicas de los siguientes iones isoelectrnicos. Establezca si son paramagnticos o diamagnticos a) 20Ca2+, b) 17Cl-, c) 16S2- 48.- Describa cmo se comparan entre s las configuraciones electrnicas de los elementos en su estado fundamental en un periodo y en un grupo. Defecto de masa. 49.- Calcule la energa de enlace nuclear.

a) Yodo-127 cuyo nmero atmico es 53, y tiene una masa atmica de 126.9004 uma. b) Bismuto 209 cuyo nmero atmico es 83, y tiene una masa atmica de 208.9804 uma. c) Helio 4 cuyo nmero atmico es 2, y tiene una masa atmica de 4.0026 uma. d) Cloro 35 cuyo nmero atmico es 17, y tiene una masa atmica de 34.9592 uma.

III.- RESPUESTAS. 1.- 5.04x1014 s-1, 6.00x1014 s-1, respectivamente. La luz verde. 2.- 4.149x102 nm, 4.149x103 .

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3.- 1.349x107 nm, 1.349x108 . 4.- a) 4.28x1014 s-1, 2.84x10-19 J; b) 7.5x10 14 s-1, 4.97x1019J. 5.- 5.102x1014 s-1, 2.11 eV. 6.- 6.52x1014 s-1, 4.32x10-19 J. 7.- a) 333.3 m, 5.96x10-28 J; b) 2.0x1010 m, 9.94x1016J. 8.- 1.239x1015 s-1, 8.206x10-12 erg. 9.- 6.881x1014 s-1, 4.555x10-12 erg. 10.- 5.81 x1019J. 11.- a) 4.67x10-19 J, b) 2.91 eV 12.- 3.747x10-11 erg, no provoca efecto. 13.- 2.128 eV, no provoca efecto. 14.- 1.197x1018 fotones por pulso. 15.- 4.045x10-12 erg. 16.- a) 5.43x1014 Hz; b) 5513 ; c) 2.247 eV. 17.- a) 6.71x1014 s1, b) 4.47x107 m, c) 2.776 eV. 18.- a) 9.72x1014 Hz, b) 3.08x107 m, c) 2.921 eV. 19.- a) 5.12x1015 Hz; b) 586 ; c) 6.48x1014 Hz; d) 4632.2 . 20.- 5.785 x 105 m/s 21.- a) 8.75x1014 Hz, b) 3.43x10-7 m c) 1.103x1015 Hz, d) 2.72x10-7 m. 22.- a) 4.97x10-19 J, b) 3.59x10-19 J, c) 5.42x10 14 Hz, 5.54x10-7 m. 23.- El valor calculado de la energa de la luz amarilla es 2.13 eV por lo tanto no es capaz de

ionizar al cesio cuya energa potencial es 3.89 eV. 24.- 5.19x1014 s-1. 25.- 6.62775 x10-18 J. 26.- No, porque la serie de Balmer corresponde a la regin visible que se localiza en el intervalo

de 400 a 700 nm, y esa lnea es la 1 de la serie Paschen. 27.-

Lnea H H H H Energa (J) 3.029x10 19 4.09x10 19 4.57x10 19 4.84x10 19

Frecuencia (s-1) 4.56x1014 6.17x1014 6.91x1014 7.31x1014

Longitud de onda (nm) 657 486 434 410

28.- 1.385x1014 s-1, 2.166x10-4 cm, 9.167x10-13 erg. 29.- 4.654x10-4 cm, 4.267x10-13 erg. 30.- 9.72x108 m. 31.- n2 = 6 32.- n1 = 5, n2 = 6 33.- 3.03 x10 19J 34.- a) 2.42 x10-11 m, b) 2.44x10-36 m), c) 1.13x10-30 m. 35.- 363.7 m/s. 36.- 1.77x10-34 m. 37.-

a) Hidrgeno b) Nitrgeno c) Nen

n 1 1 1 2 2 2 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2

l 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

m 0 0 0 0 0 -1 0 1 0 0 0 0 -1 0 1 -1 0 1

s - - - - - - -

38.- 3s23p3

# cuntico Electrones de valencia

1 2 3 4 5

n 3 3 3 3 3

l 0 0 1 1 1

m 0 0 -1 0 1

s -

39.-

n 2 2 2 2 2 2 2 2

l 0 0 1 1 1 1 1 1

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QUMICA INORGNICA

6

m 0 0 -1 0 1 -1 0 1

s - - - -

40.- 3s23p4

No cuntico Electrones de valencia

1 2 3 4 5 6

n 3 3 3 3 3 3

l 0 0 1 1 1 1

m 0 0 -1 0 1 -1

s - -

41.- c, e, f, g son posibles; a, b, d son imposibles. 42.- 4s24p4

No cuntico Electrones de valencia

1 2 3 4 5 6

n 4 4 4 4 4 4

l 0 0 1 1 1 1

m 0 0 -1 0 1 -1

s - -

43.- a) 1s22s22p63s1 b) 1s22s22p6 c) 1s22s22p6 d) 1s22s22p63s23p64s23d104p5

e) 1s22s22p63s23p64s23d104p6

f) 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d10

g) 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s14f145d9

44.- a) 1s22s22p63s23p64s13d10. Paramagntico, presenta anomala. b) 1s22s22p63s23p64s23d104p65s14d5. Paramagntico, presenta anomala. c) 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s14f145d10. Paramagntico, presenta anomala.

45.- 4s2 46.-

a) 1s22s22p63s23p64s23d6. Paramagntico de bajo espn. b) 1s22s22p63s23p64s23d104p65s14d10. Paramagntico de bajo espn. c) 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p4 Paramagntico de alto espn.

47.- a) 1s22s22p63s23p6 b) 1s22s22p63s23p6 c) 1s22s22p63s23p6 48.- En un periodo el ltimo nivel es constante, mientras que en un grupo, el nivel va aumentando de arriba hacia abajo. 49.- a) 1.72x10-10 J. b) 2.03x10-10 J. c) 4.55x10-12J. d) 4.90x1011 J.