Pgina 1 de 5

Asignacin Qumica General QMQG0001 Escuela de Ingeniera Departamento de Ciencias Bsicas - Bucaramanga

Asignacin: Antecedentes del modelo actual

Para desarrollar esta asignacin puede consultar los textos: a) Qumica, La ciencia Central 9 edicin de Brown LeMay - Bursten, editorial

Pearson Prentice Hall-, captulo 6. b) Qumica 7, 9 o 10 edicin de Raymond Chang, editorial Mc Graw Hill,

captulo 7 para todas las ediciones.

1. Qu es una onda? Explicar los trminos relacionados con las ondas, como longitud de onda, frecuencia y amplitud.

2. Cules son las unidades para la longitud de onda y la frecuencia? Cul es la

velocidad de la luz en metros por segundo, kilmetros por segundo y millas por

hora?

3. Enumerar los tipos de radiacin electromagntica, comenzar con la radiacin que tiene la longitud de onda ms larga y terminar con la longitud de onda ms corta.

4. Dibujar el espectro electromagntico, estableciendo relaciones apropiadas entre

longitudes de onda, energas y frecuencias de las diferentes radiaciones.

5. Dar los valores mximo y mnimo de longitud de onda que definen la regin visible del espectro electromagntico.

6. Por qu supone usted que las bolas de tenis son casi siempre de un color amarillo verdoso?

7. Qu es la electrosensibilidad? Qu tipo de radiaciones electromagnticas

representan un peligro para la salud y por qu? las ondas de telefona celular estn incluidas en este grupo? hay algn tipo de medida preventiva? (Nota: Se

sugiere leer los artculos adjuntos a este archivo y visitar el enlace http://www.electrosensibilidad.es/)

8. Por qu cuando una persona se asolea demasiado se le empieza a desprender

la piel? Los artculos adjuntos a este archivo le pueden ayudar a resolver esta

pregunta.

9. Qu hacen las lociones bloqueadoras, usted cree que es correcto usar cualquier tipo de gafas para el sol, POR QUE SI O POR QUE NO?

10. Es lo mismo un material fluorescente que uno fosforecente? Explicar claramente.

Pgina 2 de 5

11. Escribir la ecuacin de Planck y explicar el significado de cada uno de los trminos as como el concepto general de la cuantizacin de la energa.

12. Qu es un cuanto? y Qu es un fotn?

13. En qu consiste el efecto fotoelctrico?, La expresin naturaleza dual de

la luz se relaciona con dicho efecto? CONSULTE si existe algn uso prctico del efecto fotoelctrico.

14. Describir brevemente, pero en forma muy clara el modelo atmico de Bohr,

ponga de manifiesto los principales aciertos y desaciertos de este modelo.

En qu se diferencia la teora de Bohr de los conceptos de la fsica clsica?

15. En qu se diferencia un estado fundamental de un estado excitado? 16. Un material fluorescente podra emitir radiacin en la regin ultravioleta tras

absorber luz visible? Explicar su respuesta.

17. Identificar el comportamiento ondulatorio de la materia, describiendo claramente la ecuacin de De Broglie y el significado de cada uno de sus trminos. Comparar el comportamiento dual de un cuerpo macroscpico y de

una partcula tan pequea como el electrn.

18. Describir y explicar las implicaciones del principio de incertidumbre, identificar su autor y relacionar tanto con el modelo de Bohr como con el modelo actual del tomo.

19. Resolver los siguientes ejercicios usando el mtodo del factor unitario

y el nmero correcto de cifras significativas:

1. (a) Qu relacin hay entre la longitud de onda y la frecuencia de la energa

radiante? (b) El ozono de la alta atmsfera absorbe energa en el intervalo de 210 a 230 nm del espectro electromagntico. En qu regin del espectro est esa radiacin?

2. Ordene los siguientes tipos de radiacin electromagntica de menor a mayor

longitud de onda: (a) los rayos gamma producidos por un nclido radioactivo utilizado para obtener

imgenes mdicas (b) la radiacin de una estacin de FM que est a 93,1 MHz en el cuadrante.

(c) Una seal de radio de una estacin AM que est a 680 kHz en el cuadrante (d) la luz amarilla de los arbotantes con lmparas de vapor de sodio

(e) la luz roja de un diodo emisor de luz, como los de la pantalla de una calculadora

Pgina 3 de 5

3. (a) Qu frecuencia tiene la radiacin cuya longitud de onda es 589 nm?

(b) Calcule la longitud de la radiacin cuya frecuencia es de 1,20 x 1013 s-1. (c) Las radiaciones de las partes (a) o (b), podran detectarse con un detector de

radiacin infrarroja?

(d) Qu distancia viaja la radiacin electromagntica en 10,0 s? (e) Si la estrella del Norte, o Polaris, se apagara hoy, en qu ao desaparecera

de nuestra visin? La distancia desde la tierra a Polaris es de alrededor de 6,44 * 1018 m

4. (a) Calcule la energa de un fotn con frecuencia de 80,5 MHz. (b) Determine la frecuencia de la radiacin cuyos fotones tienen una energa de

1,77 x 10-19 J, en qu regin del espectro electromagntico se encontrara esta radiacin?

5. Una estacin de radio AM difunde a 1440 KHz, mientras que su filial FM

transmite a 94,5 MHz. Calcule y compare la energa de los fotones emitidos por estas estaciones de radio.

6. (a) Determinar la longitud de onda (en nm) de la radiacin cuyo fotn tiene una

energa de 6,10 * 10-12

J.

(b) Determinar la energa de un fotn si su longitud de onda es 105263 nm

7. Un laser con una longitud de onda de 785 nm emite durante cierto tiempo una

seal con una energa total de 31 J. Determinar cuntos fotones se emitieron durante este intervalo de tiempo.

8. El efecto fotoelctrico es un fenmeno en el cul los electrones son emitidos o

expulsados desde la superficie de ciertos metales cuando estos son expuestos a la luz. Para que ocurra dicho fenmeno es necesario que la luz que irradia al metal

posea una frecuencia mnima capaz de lograr la expulsin de los electrones, dicha frecuencia mnima se denomina frecuencia umbral. Ejercicios:

- Cierto metal debe absorber radiacin con una frecuencia de 1,09 * 1015 Hz para emitir un electrn desde su superficie a travs del efecto fotoelctrico.

Si se irradia el metal con una luz cuya longitud de onda es 230 nm se producir el efecto fotoelctrico?

- Las frecuencias umbrales para los metales sodio, potasio y plata son

respectivamente: 4,39 * 1014 s-1, 4,20 * 1014 s-1 y 1,13 * 1015 s-1. Si se

dispone de radiacin de la misma energa, suficiente para arrancar electrones de los tres metales, (a) ordenar los elementos de acuerdo con la facilidad de

producir efecto fotoelctrico (b) Podra la luz infrarroja eliminar electrones de sodio? la luz visible de la plata? Por qu?

Pgina 4 de 5

9. Un electrn en un tomo de Bhr experimenta una transicin desde el nivel 6 hasta el nivel 4, determine el cambio de energa y la longitud de onda asociados con

esta transicin.

10. Un electrn en el tomo de Bhr experimenta una transicin desde el nivel n=8 hasta un nivel final (inferior). Si la longitud de onda asociada con la radiacin de

dicha transicin es 1946,5 nm, determinar el nivel final. (Respuesta: n = 4)

11. Use la relacin de De Broglie para determinar la longitud de onda de los objetos siguientes:

(a) una persona de 85,0 kg que esqua a 50,0 km/h

(b) una bala de 10,0 g disparada a 250,0 m / s (c) un tomo de litio que se mueve a 2,50 * 105 m/s.

12. Una de las partculas subatmicas de la fsica es el mun, que se desintegra

unos cuantos nanosegundos despus de formarse. El mun tiene una masa en reposo 206,8 veces mayor que la del electrn. Calcule la longitud de onda de De Broglie asociada a un mun que viaja a una velocidad de 8,85 x 105 cm / s.

13. El microscopio electrnico se ha utilizado ampliamente para obtener imgenes muy amplificadas de materiales biolgicos y de otro tipo. Cuando un electrn se acelera a travs de cierto campo de potencial, alcanza una velocidad de 5,93 x 106

m/s. Calcule la longitud de onda caracterstica de este electrn. Es la longitud de onda comparable con el tamao de los tomos?

14. Ciertos elementos emiten luz de un color especfico cuando arden.

Histricamente, los qumicos usaban esas longitudes de onda de emisin para determinar si elementos especficos estaban presentes en una mezcla. Las

longitudes de onda caractersticas de algunos elementos son:

Ag 328,1 nm Fe 372,0 nrn Au 267,6 nm K 404,7 nrn Ba 455,4 nm Mg 285,2 nrn

Ca 422,7 nm Na 589,6 nm Cu 324,8 nm Ni 341,5 nrn

(a) Determinar cules elementos emiten radiacin en la parte visible del espectro. (b) Cul elemento emite fotones con ms alta energa? Con ms baja energa?

(c) Al calentarse una muestra de una sustancia desconocida, se observa que emite luz con una frecuencia de 6,59 X 1014 s-1, cul de los elementos anteriores es

posible que est en la muestra.

Pgina 5 de 5

Ejercicios Integradores:

15. La luz UV que broncea la piel cae en la regin de 320 nm a 400 nm. Calcule la

energa total (en Joules) que absorbe una persona expuesta a esta radiacin durante 2 horas, dado que en un intervalo de 80 nm (400 nm 320 nm) chocan un total de 2,00 *1016 fotones/cm2 s y el rea corporal expuesta es 0,45 m2

(Sugerencia: Suponga que el cuerpo absorbe toda la radiacin a la que es expuesto y use una longitud de onda promedio de 360 nm para calcular la energa de un

fotn de luz UV)

16. El watt es la unidad SI derivada para la potencia, la medida de energa por unidad de tiempo: 1W = 1 J/s. Un lser de semiconductor empleado en un

reproductor de CD tiene una longitud de onda de salida de 780 nm y un nivel de potencia de 0,10 mW. Cuntos fotones inciden en la superficie de un CD de 69 minutos de duracin durante su reproduccin?

17. Los hornos de microondas usan radiacin de microondas para calentar alimentos. La radiacin de microondas tiene una longitud de onda de 11,2 cm. Qu requiere mayor nmero de fotones: evaporar 50,0 ml de agua, 250,0 cm3 de

etanol C2H6O 120,0 g de cido actico CH3COOH?

La literatura reporta que la energa necesaria para evaporar agua es 25 kJ/mol, la necesaria para evaporar etanol es 18 kJ/mol y la necesaria para evaporar cido actico es 23 kJ/mol. Las densidades de estas sustancias son:

dAgua = 1,00 g / ml dEtanol = 0,75 g /cm

3 dcido actico = 0,60 g / ml