1ª e 2 ª Lista de Exercícios de Química Geral - Estrutura Atômica Prof. Dr. Newton Luiz Dias Filho 1) a) Qual é a frequência de radiação que tem um comprimento de onda de 0,452 pm? b) Qual é o comprimento de onda de radiação que tem uma frequência de 2,55 x 10 16 s -1? c) Quais radiações seriam visíveis a olho nu, as do item a) ou as do item b)? d) Qual a distância percorida por uma radiação eletromagnética em 7,50 ms? R.: a) 6,63 x 10 20 s -1 ; b) 1,18 x 10-8 m (11,8 nm); c) A radiação em a) é raios gama e em b) é ultravioleta. Nenhuma é visível para humanos. d) 2,25 x 10 6 m. 2) a) Qual é a frequência da radiação cujo comprimento de onda é de 589 nm? b) Qual é o comprimento de onda da radiação que tem a frequência de 1,2 x 10 13 s -1? c) Quais radiações seriam detectadas por um detector de radiação infravermelho, as do item a) ou do item b)? d) Qual a distância percorrida por uma radiação eletromagnética em 10,0 µs? R.: a) 5,10 x 10 14 s -1 ; b) 2,5 x 10-5 m; c) Sim. A radiação em b) está no intervalo infravermelho; d) 3,0 x 10 3 m ( 3 km).
3) a) Quais as principais partículas subatômicas de um átomo? b) Qual a carga, em unidades de carga eletrônica, de cada uma das partículas? c) Quais das partículas é a mais pesada? Qual é a menos pesada? 4) O elemento chumbo compõe-se de quatro isótopos encontrados na natureza com massas de 203,97302, 205,97444, 206,97587 e 207,97663 u. A abundância relativa desses quatro isótopos são 1,4, 24,1, 22,1 e 52,4%, respectivamente. A partir desses dados, calcule a massa atômica média do chumbo. 5) Apenas dois isótopos do cobre são encontrados na natureza, 63 Cu (massa = 62,9296 u; 69,17% de abundância) e 65 Cu (massa = 64,9278 u; 30,83% de abundância). Calcule o peso atômico (massa atômica média) do cobre. 6) Descreva a principal contribuição para a ciência de cada um dos seguintes cientistas: a) Dalton; b) Thomson, c) Millikan; d) Rutherford.
7) O que é radioatividade? Mostre se você concorda ou discorda da seguinte afirmação, e dê suas razões: a descoberta da radioatividade por Henri Becquerel mostra que o átomo não é indivisível como se acreditou por tanto tempo. 8) Uma partícula α é o núcleo de um átomo de 4 He. a) Quantos prótons e nêutrons existem em uma partícula α? b) Que força mantêm os prótons e neutrôns juntos em uma partícula α? c) Qual é a carga, em unidades de carga eletrônica, em uma partícula α? d) A relação carga-massa de uma partícula α é 4,8224 x 10 4 C/g. Baseado na carga da partícula, calcule sua massa em gramas e em u.
9) Um cubo de ouro que tem 1,00 cm de lado tem massa de 19,3 g. Um único átomo de ouro tem massa de 197,0 u a) Quantos átomos de ouro há nesse cubo? b) A partir da informação dada, calcule o diâmetro em Ǻ de um único átomo de ouro. c) Quais as suposições que você fez para chegar à resposta do item (b)? 10) Por que o modelo nuclear de Rutherford para o átomo é mais consistente com os resultados de seus experimentos de dispersão de partículas α do que o modelo de pudim de ameixa de Thomson?
11) Um tipo de queimadura de sol ocorre com a exposição `a luz UV de comprimento de onda na vizinhança de 325 nm. a) Qual é a energia de um fóton com esse comprimento de onda? b) Qual é a energia de um mol desses fótons? c) Quantos fótons existem em uma rajada de 1,00 mj dessa radiação? R.: a) 6,11 x 10-19 J/fóton; b) 368 KJ/mol; c) 1,64 x 10 15 fótons. 12) Um laser diodo emite um comprimento de onda de 987 nm. Toda a sua potência de energia é absorvida em um detector que mede uma energia total de 0,52 J durante um período de 32 s. Quantos fótons por segundo são emitidos pelo laser? R.: 8,1 x 10 16 fótons/s. 13) O microscópio eletrônico tem sido muito usado para a obtenção de imagens altamente ampliadas, tanto de materiais biológicos como de outros tipos. Quando um elétron é acelerado por um campo potencial específico, ele atinge uma velocidade de 5,93 x 10 6 m/s. Qual é o comprimento de onda característico desse elétron? O comprimento de onda é comparável ao tamanho dos átomos? R.: λ = 1,23 x 10-10 m = 1,23 Ǻ. Desde que os raios atômicos e distâncias interatômicas são da ordem de 1-5 Ǻ, o comprimento de onda deste elétron é comparável ao tamanho dos átomos.
14) Usando o princípio da incerteza de Heisenberg, calcule a incerteza na posição de a) um mosquito de 1,50 mg movendo-se a uma velocidade de 1,40 m/s, sabendo que a velocidade está dentro da faixa de ±0,01 m/s; b) um próton movimentando-se a uma velocidade de (5,00 ± 0,01) x 10 4 m/s. R.: Δx maior ou igual a 4 x 10-27 m; b) 3 x 10-10 m. 15) Dê os valores para n, l e m l para a) cada orbital no subnível 2p; b) cada orbital no subnível 5d. 16) Para certo valor do número quântico principal, n, como as energias dos subníveis s, p, d e f variam para a) hidrogênio; b) um átomo polieletrônico? 17) Escreva as configurações eletrônicas e as configurações de quadrículas para os seguintes átomos: a) Al; b) Sc; c) Co; d) Br; e) Ba; f) Re; g) Lu.