O documento apresenta um gabarito de exercícios sobre teoria atômica para a disciplina de Química Geral - Engenharia Química. O gabarito contém dez questões que abordam tópicos como espectroscopia fotoeletrônica, efeito fotoelétrico, radiação eletromagnética, comprimento de onda da luz emitida por átomos e íons.

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO
Departamento de Engenharia e Ciências Exatas
GABARITO DA LISTA DE EXERCÍCIOS
Química Geral – Engenharia Química – Professor Sandro Greco
Teoria Atômica
1ª Questão (1.101-Atkins): Na técnica espectroscópica conhecida como espectroscopia fotoeletrônica (PES), a
radiação ultravioleta é dirigida para um átomo ou molécula. Elétrons são ejetados da camada de valência e suas
energias cinéticas são medidas. Como a energia dos fótons ultravioleta incidentes é conhecida e a energia
cinética do elétron ejetado é medida, a energia de ionização (I), pode ser deduzida porque a energia total é
conservada. (a) Mostre que a velocidade (v) do elétron ejetado e a freqüência (n) da radiação incidente estão
relacionadas; (b) Use essa relação para calcular a energia de ionização de um átomo de rubídio, sabendo que a
luz de comprimento de onda de 58,4 nm produz elétrons com velocidade de 2450 Km/s. Lembre-se que 1J =
1Kg.m2.s-2
2ª Questão (6.21-Brown): O molibdênio metálico tem de absorver radiação com a freqüência mínima de 1,09 x
1015 s-1 antes que ele emita um elétron de sua superfície via efeito fotoelétrico. (a) Qual é a energia mínima
necessária para produzir esse efeito? (b) Qual comprimento de onda de radiação fornecerá um fóton com essa
energia? (c) Se o molibdênio é irradiado com luz com comprimento de onda de 120 nm, qual é a possível energia
cinética máxima dos elétrons emitidos?
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Bairro Universitário, CEP 29.933-415, São Mateus - ES (Sede Provisória)
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2. UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO
Departamento de Engenharia e Ciências Exatas
3ª Questão (6.18-Brown): A energia de radiação pode ser utilizada para causar a ruptura de ligações químicas.
Uma energia de mínima de 495 kJ/mol é necessária para quebrar a ligação oxigênio-oxigênio no O2. Qual é o
comprimento de onda mais longo da radiação que possui a energia necessária para quebrar a ligação? Que tipo
de radiação eletromagnética é essa?
Radiação ultravioleta.
4ª Questão (6.74-Brown): Uma substância sensível à luz no filme fotográfico preto-e-branco é o AgBr. Os
fótons fornecem a energia necessária para transferir um elétron do Br- para o Ag+ a fim de produzir Ag e Br e,
por meio disso, escurecer o filme. (a) Se um mínimo de energia de 2,00 x 105 J/mol é necessário para esse
processo, qual é a energia mínima necessária para cada fóton? (b) Calcule o comprimento de onda de luz
necessário para fornecer essa energia para os fótons. (c) Explique por que esse filme pode ser manuseado em um
quarto escuro com luz vermelha.
5ª Questão (7.104-Chang): Somente uma fração de energia elétrica fornecida a uma lâmpada de tungstênio é
convertida em luz visível. O restante da radiação aparece na forma de radiação infravermelha, isto é, calor. Uma
lâmpada de 75 W converte, em luz visível (considere o comprimento de onda 550 nm), 15,0% da energia
recebida. Quantos fótons por segundo são emitidos pelo filamento da lâmpada? Lembre-se que 1W = 1J/s
Since 1 W = 1 J/s, the energy output of the light bulb in 1 second is 75 J. The actual energy converted to visible
light is 15 percent of this value or 11 J.
First, we need to calculate the energy of one 550 nm photon. Then, we can determine how many
photons are needed to provide 11 J of energy.
The energy of one 550 nm photon is:
hc (6.63 × 10−34 J ⋅ s)(3.00 × 108 m/s)
E = = = 3.62 × 10−19 J/photon
λ 550 × 10−9 m
The number of photons needed to produce 11 J of energy is:
1 photon
11 J × = 3.0 × 1019 photons
−19
3.62 × 10 J
6ª Questão (7.26-Chang): Alguns compostos de cobre emitem luz verde quando aquecidos em uma chama.
Como você determinaria se essa luz é composta por um ou por uma mistura de dois ou mais comprimentos de
onda?
A luz emitida deverá ser analisada pssando-a através de um prisma.
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3. UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO
Departamento de Engenharia e Ciências Exatas
7ª Questão (Ex.1.3-Atkins): Estime o comprimento de onda de uma bola de gude de massa 5,00 g que viaja a
1,00 m /s. Esse comprimento de onda é facilmente detectável a olho nu?
λ = h/mv, λ = 6,626 x 10--34 J.s / (5,00 x 10- 3 Kg) x (1,00 m.s-1) =
= 1,33 x 10- 31 m.
Como era esperado o comprimento de onda da bola de gude é muito pequeno para ser detectado.
8ª Questão (Ex.1.7-Atkins): Calcule o comprimento de onda da radiação emitida por um átomo de hidrogênio na
transição de um elétron entre os níveis n2 = 3 e n1 = 2. Identifique a linha espectral produzida por essa transição.
Para a transição de um nível n2 = 3 para um nível n1 = 2 podemos usar a equação a seguir com n1 = 2 e n2 = 3,
ν= R (1/22 – 1/32) = 5/36R, como λν = c, então λ = c/ν = c / (5/36)R, substituindo os valores de c e R temos:
λ = 36 x (2,998 x 108 m.s-1) / 5 x (3,29 x 1015 s-1) = 6,57 x 10- 7 m ou 657 nm.
Esse comprimento de onda corresponde a linha vermelha da série de Balmer.
9ª Questão (1.30-Atkins): No espectro do hidrogênio atômico, observa-se uma linha violeta em 434 nm.
Determine os níveis de energia inicial e final da emissão de energia que corresponde a essa linha espectral.
10ª Questão (1.25-Atkins): Os níveis de energia dos íons hidrogenóides, com um elétron e número
atômico Z, diferem dos níveis de energia do hidrogênio por um fator igual a Z2. Prediga o
comprimento de onda da transição 2s →1s do He+.
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