Problemas resueltos


Algunos problemas requieren lector de  pdf

1.a) ¿Cuál es el significado original de la palabra átomo?
   b) ¿Quiénes fueron los primeros que aplicaron este término en relación con la estructura  de la materia?


2.Menciona dos características principales del modelo de Dalton.

3.a) ¿Cómo son según el modelo de Dalton los átomos de un mismo elemento?
    b) ¿Y los átomos de elementos diferentes?


4.Explica la diferencia que, según Dalton, existe entre un elemento y un compuesto.


5.Describe en pocas palabras cuáles son las aportaciones que dieron los siguientes científicos al descubrimiento de las partículas atómicas:

a) J. J. Thomson
b) R. Millikan
c) E. Goldstein
d) J. Chadwick


6.¿Cómo afecta a la teoría atómica de Dalton el descubrimiento de las partículas atómicas?

7.¿A cuántas partículas equivale un gramo de:

a) Electrones
b) Protones
c) Neutrones

8. Si la masa de un átomo de hidrógeno es \(1.67 \times 10^{-27}kg\) y la de un electrón es \(9.1\times 10^{-31}kg\), ¿cuántos electrones se requieren para tener una masa equivalente al átomo de hidrógeno?

9.¿Crees que es significativo el hecho de que la carga eléctrica del electrón y del protón sean iguales pero de distinto tipo?

10.¿Qué hechos y observaciones tenía que justificar el modelo atómico que sustituyera a la teoría atómica de Dalton?

11.El sodio (Na), con una masa atómica de 23 se combina con el oxígeno (O), con una masa atómica de 16, para formar el compuesto \(Na_2O\), ¿cuál es la razón de la masa del sodio al oxígeno que reaccionaría completamente en esta transformación?


12. Si el carbono (C), con una masa atómica de 12, se combina con el oxígeno (O), con una masa atómica de 16, para formar bióxido de carbono (\(CO_2\)), ¿cuántos gramos de carbono reaccionarían con 96 g de oxígeno?

13. Si 38 g de flúor (F) reaccionan completamente con 2 g de hidrógeno (H) para formar el compuesto fluoruro de hidrógeno (HF), ¿cuál es la masa atómica del flúor?


14. Si el aluminio (Al), con una masa atómica de 27, se combina con oxígeno (O), con una masa atómica de 16, para formar el compuesto óxido de aluminio (\(Al_2O_3\)), ¿cuánto oxígeno se requiere para que reaccione completamente con 54 g de aluminio?


15.Copia y completa el esquema de la experiencia de Geiger y Mardsen, identificando:

a) Las partículas que atraviesan la lámina sin cambiar de dirección
b) Las que se desvían considerablemente
c) Las que rebotan y vuelven a la fuente de emisión

16. Rutherford escribió en 1911: “Es lo más increíble que me ha sucedido en mi vida.  Casi tan increíble como si usted disparase una bala de 15 pulgadas contra un papel de seda y el proyectil se volviese contra usted”.
¿Qué modelo de átomo diseña Rutherford para justificar los resultados desconcertantes de  la experiencia de Geiger y Marsden?


17.Explica los siguientes fenomenos, de acuerdo con el modelo de Rutherford:

a) El fenómeno de electrización de la materia
b) El mecanismo de formación de ión positivo y de un ión negativo.


18.Distingue en estos dos dibujos entre el espectro atómico de absorción y espectro atómico de emisión.

              


19.Explica como el modelo de los niveles de energía justificó el gran inconveniente que
presentaba el modelo nuclear de Rutherford.


20. Si el electrón no emite energía cuando se encuentra en una órbita estable, ¿cómo se
producen las rayas espectrales?

21. Calcula en términos de la fórmula de Rydberg la longitud de onda de la línea en la serie de Balmer del espectro del hidrógeno para m = 3. (n = 2 para la serie de Balmer).


22. Calcula en términos de de la fórmula de Rydberg la longitud de onda de la línea espectral para la cual  m = 3 y n= 1. ¿Esta línea estaría visible a la vista común? Explica por qué.

23.Dibuja los posibles saltos de energía de un electrón que se encuentra en el subnivel p del nivel energético l.

24. Un electrón en el átomo de hidrógeno salta de una órbita en la cual la energía es 1.89 eV  mayor que la energía de la órbita de energía (menor) final.
a) ¿Cuál es la frecuencia del fotón emitido en esta transición?
b) ¿Cuál es la longitud de onda del fotón emitido?

25. Si un fotón tiene una longitud de onda de 650 nm (rojo).
a) ¿Cuál es la frecuencia del fotón?
b) ¿Cuál es la energía del fotón en joules?

26. Imagina que un fotón tiene una energía de \(3.6 \times 10^{-19}J\).
a) ¿Cuál es la frecuencia del fotón?
b) ¿Cuál es la longitud de onda del fotón?

27. Distingue entre número atómico y número másico y explica por qué ambos son números enteros.

28. Completa la tabla:

Elemento No. de protones No. de electrones No. de neutrones
12647Ag
13355Cs
6931Ga


29. El oxígeno se presenta en la naturaleza en forma de tres isótopos: oxígeno-16 con una abundancia del 99.759%, oxígeno-17 con un 0.037% de abundancia y oxígeno-18 con 0.204% de abundancia. Calcula con estos datos la masa atómica relativa del oxígeno.


30. Un elemento imaginario tiene solo dos isótopos A y B cuyas masas atómicas relativas son 63 y 64. ¿Cuál sería la masa atómica relativa de este elemento si la proporción en que se encuentra en la naturaleza es de 49.5% en el primer isótopo?


31.Describe las características de las radiaciones \(\alpha,\beta , \gamma\)


32. La radiactividad se origina en el núcleo de los átomos, ¿cómo es posible entonces que se emitan electrones si estas partículas no se encuentran en el núcleo?

33.Calcula la radiación que se emite en cada una de las siguientes desintegraciones nucleares:

a) 23892U 23490Th
b) 21482Pb 21483Bi
c) 21084Po 20682Pb


34. Escribe el nombre y el símbolo químico de cinco elementos que tengan el mismo número de capas electrónicas que el silicio.


35. ¿Qué es un radioisótopo? ¿Cuáles son las principales aplicaciones de los elementos radiactivos?


36. Si un haz de rayos X tiene una longitud de onda de \(1.5 \times 10^{-10}\) m, ¿cuál es la frecuencia de estos rayos X? (\(v = c = f \lambda\)).

37. Un haz de electrones en un tubo de rayos catódicos pasa por dos placas paralelas que tienen una diferencia de voltaje de 300 V entre ellas y están separadas por una distancia de 2 cm, como se muestra en el diagrama.


a) ¿En qué dirección se desviará el haz de electrones cuando pase entre estas placas? Explica por qué.
b) Usando la expresión para un campo uniforme, \(\Delta V=Ed\), calcula el valor del campo eléctrico en la región entre las placas.
c) ¿Cuál es la magnitud de la fuerza ejercida sobre electrones individuales por este campo?
d) ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la aceleración de un electrón?


38. Estudia el diagrama de niveles de energía mostrado en la figura. La serie de Balmer de todas las líneas espectrales comprende las transiciones al nivel de energía \(n = 2\), y la serie de Lyman en la parte ultravioleta abarca las transiciones al nivel \(n = 1\).
Todas las energías son negativas como resultado de la energía potencial negativa para las dos cargas de signo opuesto.



a) ¿Cuál transición en la serie de Balmer produce el fotón de frecuencia menor (y la longitud de onda más larga)? 

b) ¿Cuál es la diferencia de energía en joules para los dos niveles implicados en la transición del inciso a?
c) ¿Cuáles son la frecuencia y la longitud de onda del fotón emitido en esta transición?
d) De igual modo, calcula la frecuencia y la longitud de onda más larga en la serie de Lyman.

 
39. Cuando un átomo pierde totalmente un electrón, decimos que el átomo está ionizado. Un átomo ionizado tiene una carga neta positiva ya que ha perdido un electrón.


a) A partir del diagrama de niveles de energía, ¿cuánta energía se requeriría para ionizar un átomo de hidrógeno cuando está en su nivel de energía más bajo?

b) ¿Cuánta energía se requeriría para ionizar el átomo cuando está en el primer estado excitado arriba del nivel inferior?

c) Si un electrón con energía cinética cero fue “capturado” por un átomo de hidrógeno ionizado y de inmediato pasó al nivel de menor energía, ¿qué longitud de onda se observaría para el fotón emitido en esta transición?


40. Imagina que un electrón \((m = 9.1\times 10^{-31}kg)\) se mueve con una velocidad de 1500 m/s

a) ¿Cuál es la cantidad de movimiento de este electrón?
b) ¿Cuál es la longitud de onda de de Broglie para este electrón?
c) ¿Cómo se compara esta longitud de onda con la de la luz visible?