1ª Lista de Exercícios - Guia de Estudos QFL 4010 - IQ-USP

1ª Lista de Exercícios - Guia de Estudos
QFL 4010
Constantes físicas:
1. i-
-
velocidade da luz (c)= 3x108 m.s-1
-
constante de Plank (h)= 6,626x10-34 J.s
-
massa do elétron (me)= 9,1x10-31 kg
-
permissividade no vácuo (ε0)= 8,8554x10-12 C2.J-1.m-1
-
carga do elétron (e)= 1,6022x10-19 C
-
constante de Hidberg: (R)= 1,097x107 m-1
Explique
em
linhas
gerais
a
origem
dos
elementos.
ii-
A
conversão de H em He em uma estrela dura bilhões de anos.
Justifique.
2. “A grande diversidade das propriedades da matéria é devida à
existência de um grande número de elementos naturais”. A frase é
correta ou não?
3. Quais são as principais proposições da teoria atômica de Dalton?
Quais delas não estão de acordo com a visão moderna do átomo?
Justifique.
4. Dois
compostos
A
e
B,
constituídos
de
Fe
e
Cl,
contêm,
respectivamente, 1,270g e 1,904 g de cloro para cada grama de
Fe. Qual seria uma possível proporção entre o ferro e o cloro em
cada
composto?
Correlacione
o
seu
resultado
com
a
lei
das
proporções múltiplas.
5. O que é uma ampola de Crookes (ou tubo de descarga)? Descreva
o comportamento dos raios catódicos e dos raios canal quando é
aplicado um campo elétrico ou magnético externo.
6. Explique a complementaridade entre os trabalhos desenvolvidos
por J.J. Thomson e A. Millikan.
7. Muitos
livros
didáticos
do
segundo
grau
descrevem
que
o
resultado esperado do bombardeamento de uma folha fina de ouro
por partículas alfa (experimento de Rutherford, Marsden, Geiger)
seria o de que a maior parte das partículas fosse refletida e não
que a maior parte delas tivesse sua trajetória inalterada. Por que
esta descrição, apesar de incorreta, é mais facilmente assimilada,
2
levando
em
consideração
o
modelo
do
átomo
de
Thomson?
Explique.
8. Um certo elemento apresenta um raio de 0,15 nm. Se o seu núcleo
tem um raio de 1,5x10-6nm, compare a densidade de núcleo com a
densidade do átomo. (volume da esfera 4/3πr3).
9. O que define o número atômico e o número de massa? Por que o
número de massa não é igual a massa atômica do elemento?
10.
35
O cloro ocorre naturalmente como a mistura de dois isótopos:
Cl (34,97 uma) e
do
11.
35
37
Cl (36,97 uma). Uma vez que a abundância
Cl é 75,77%, qual é a massa atômica do cloro?
Uma estação de FM opera na freqüência de 88,9 MHz. Qual é o
comprimento de onda desta radiação em metros?
12.
Um
sistema
submarinos
de
comunicação
submersos
opera
entre
uma
enviando
comprimento de onda de 3,96x10
6
base
ondas
em
de
terra
rádio
e
de
m. Qual é a freqüência destas
ondas de rádio?
13.
A luz verde tem o comprimento de onda de aproximadamente
5x10
2
nm. Calcule a energia em joules de um fóton e de um mol
de fótons de luz verde.
14.
Compare
exercício
a
energia
anterior
de
com
um
um
mol
mol
de
fótons
de
fótons
da
luz
de
verde
raios
X
do
de
comprimento de onda 2,36 nm. Qual tem maior energia? Qual é a
razão entre estas energias?
15.
i- A energia mínima para remover um elétron da superfície do
césio metálico é igual a 3,14x10-19J. Determine a partir de que
comprimento de onda de luz é possível observar a formação de
uma
fotocorrente
incidente
sobre
do
césio
metálico?
a
superfície
do
ii-
Supondo
césio
que
metálico
a
luz
possua
comprimento de onda 50 nm menor do que o calculado, determine
a velocidade do elétron ejetado. iii- Considere agora, que a luz
incidente tivesse um comprimento de onda 50 nm maior que o
calculado, o que seria observado?
16.
Explique de forma sucinta como as proposições de Planck se
inserem no modelo atômico de Bohr.
17.
um
Calcule segundo o modelo de Bohr os raios e as energias de
elétron
do
átomo
de
hidrogênio
correspondentes
primeiros números quânticos (n= 1, 2 e 3).
aos
três
3
18.
Considerando os níveis de energia n= 1; n= 2; n= 3 e n= 4 do
átomo de hidrogênio:
a) quantas raias de emissão são possíveis admitindo apenas estes
números quânticos?
b) qual destas linhas apresenta maior comprimento de onda?
19.
Calcule
o
comprimento
de
onda
da
radiação
emitida
na
transição de um elétron no átomo de hidrogênio do nível n= 2 para
n= 1. Em que região do espectro eletromagnético ele se encontra?
Compare este resultado com a transição do nível n= 3 para n= 2.
20.
Qual é a energia em kJ.mol-1, necessária para remover um
elétron do nível n= 1 para n= ∞? Qual é o nome que se dá a essa
energia?
21.
Comente sobre a utilização da emissão atômica no cotidiano.
22.
i- Explique o que é o fenômeno da difração e em que condições
ele ocorre; ii- Calcule o comprimento de onda em nm de uma
pessoa de 94 kg que se movimenta a uma velocidade de 10 km.h1
. iii- Qual deve ser a velocidade (m.s-1) desta pessoa para que o
comprimento de onda associado seja igual a 1200 nm?
23.
Um feixe de elétrons tem velocidade de 1,3x108 m.s-1. a) qual é
o comprimento de onda associado a estes elétrons? b) para que
seja observada difração deste feixe de elétrons qual deve ser a
distância entre os elementos que compõem o sistema de difração?
24.
O que é uma onda estacionária? O que são nós e anti-nós. Por
que na descrição da mecânica quântica a onda associada a um
elétron tem que ser considerada como uma onda estacionária?
25.
Segundo a mecânica quântica qual é o significado atual para os
números quânticos, n, l, ml e ms (ou s)? Trace um paralelo com o
significado
dos
números
quânticos
do
modelo
de
Bohr-
Sommerfeld.
26.
O que é uma função de densidade de probabilidade?
27.
Considerando um elétron no enfoque da mecânica quântica,
qual
é
diferença
entre
as
seguintes
representações:
nuvem
eletrônica;superfície limite e diagrama de contorno?
28.
O
que
é
Exemplifique.
um
orbital?
O
que
são
orbitais
degenerados?
4
29.
É correto afirmar que em um mesmo átomo um elétron situado
em um orbital com número quântico principal n apresenta maior
energia que em um orbital de número quântico principal n-1?
30.
Responda:
a) Quando n= 4, quais os valores possíveis de l?
b) Quando l é igual a 2, quais os valores possíveis de ml?
c) Descreva o orbital que corresponde aos números quânticos n= 4;
l= 1 e ml= -1.
d) Se uma subcamada (l) assume o valor g, quais são possíveis
números quânticos ml?
31.
Faça
a
distribuição
2
eletrônica
usando
a
notação
1
espectroscópica (pex: 1s , 4d ) e de caixas (pex para orbitais p:
px; py; pz =
), para um sistema de 4 elétrons, 6 elétrons, 10
elétrons e 26 elétrons. Designe os números quânticos para os
elétrons
do
maior
nível
energético
em
cada
uma
das
séries.
Indique nos sistemas acima quais são os átomos diamagnéticos e
paramagnéticos.
32.
Faça
a
distribuição
eletrônica
individualmente
para
seguintes pares de átomos/íons:
a) H/H+/Hb) He/He+
c) Ca/Ca+/Ca2+
d) Cl/Cl+/Cle) F e / F e 2 + / F e 3 +
Prof. Gianluca C. Azzellini
os