Problemas tema 1

1. TEMA 1.- ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA
CONSTITUYENTES BÁSICOS DEL ÁTOMO
1. Para cada una de las siguientes especies, determina el número de protones,
y el número de neutrones en el núcleo:
3
2
He ,4
2
He ,24
12
Mg , 25
12
Mg ,48
22
Ti ,79
35
Br ,195
78
Pt
2. Indica el número de protones, neutrones y electrones en cada una de las
siguientes especies:
15
7
N ,33
16
S ,63
29
Cu ,84
38
Sr ,130
56
Ba ,186
74
W ,202
80
Hg
3. Completa los espacios en blanco de la siguiente tabla:
Símbolo
54
26
Fe
+2
Protones 5 79 86
Neutrones 6 16 117 136
Electrones 5 18 79
Carga neta -3 0
4. A partir de los datos siguientes, calcula la masa atómica de los elementos
galio y silicio.
a) Ga (Z = 31, A = 69): 68,95 u; 60,16%;
Ga (Z = 31, A = 71): 70,95 u; 39,84%.
b) Si (Z = 14, A = 28): 27,985792 u; 93,05%
Si (Z = 14, A = 29): 28,990654 u; 3,90%
Si (Z = 14, A = 30): 29,986320 u; 3,05%.

2. TEORÍA CUÁNTICA
5. La longitud de onda de la luz verde de un semáforo es de alrededor de 522
nm. ¿Cuál es la frecuencia de esta radiación?
6. Calcula la energía (en joules) de: a) un fotón con una longitud de onda de
5,00·104
nm (región infrarroja) y b) un fotón que tiene una longitud de onda
de 5,00·10-2
nm (región de los rayos X).
7. La función de trabajo del metal cesio es de 3,42·10-19
J. a) Calcula la
frecuencia mínima de luz requerida para liberar electrones del metal. b)
Calcula la energía cinética del electrón expulsado si se usa luz de frecuencia
1,00·1015
s-1
para irradiar el metal.
8. ¿Cuál es la longitud de onda (en nanómetros) de un fotón emitido durante
la transición desde el estado ni = 5 al estado nf = 2 en el átomo de hidrógeno?
9. Calcula la longitud de onda de la “partícula” en los siguientes dos casos: a)
El servicio más rápido en el tenis es de 68 m/s. Calcula la longitud de onda
asociada a una pelota de tenis de 6,0·10-2
kg que viaja a esta rapidez. b)
Calcula la longitud de onda asociada a un electrón (9,1094·10-31
kg) que se
desplaza a 68 m/s.
10. a) ¿Cuál es la frecuencia de la luz que tiene una longitud de onda de 456
nm? b) ¿Cuál es la longitud de onda (en nanómetros) de una radiación que
tiene una frecuencia de 2,45·109
Hz? (Éste es el tipo de radiación empleada en
los hornos de microondas)

3. 11. La función de trabajo del potasio es de 3,68·10-19
J. a) ¿Cuál es la
frecuencia mínima de luz necesaria para expulsar los electrones del metal? b)
Calcula la energía cinética de los electrones expulsados cuando se usa una luz
de frecuencia de 8,62·1014
s-1
para irradiar.
12. Cuando se refleja una luz de frecuencia igual a 2,11·1015
s-1
sobre la
superficie del metal oro, la energía cinética de los electrones expulsados es de
5,83·10-19
J. ¿Cuál es la función de trabajo del oro?
13. La primera línea de la serie de Balmer aparece a una longitud de onda de
656,3 nm. ¿Cuál es la diferencia de energía entre los dos niveles de energía
asociados a la emisión que da origen a esta línea espectral?
14. Calcula la longitud de onda (en nm) de un fotón emitido por un átomo de
hidrógeno cuando su electrón cae del nivel n = 5 al nivel n = 3.
15. Calcula la frecuencia (en Hz) y la longitud de onda (en nm) del fotón
emitido por un átomo de hidrógeno cuando su electrón cae del nivel n = 4 al
nivel n = 2.
16. El análisis espectral minucioso muestra que la luz amarilla de las lámparas
de sodio (como las de los arbotantes) está formada de fotones de dos
longitudes de onda, 589,0 nm y 589,6 nm. ¿Cuál es la diferencia de energía
(en joules) entre estos dos fotones?
17. Un electrón de un átomo de hidrógeno experimenta una transición desde
un estado energético de número cuántico principal ni, al estado n = 2. Si el
fotón emitido tiene una longitud de onda de 434 nm, ¿cuál es la magnitud de
ni?

4. ORBITALES ATÓMICOS
18. Da los valores de los números cuánticos asociados a los siguientes
orbitales: a) 2p, b) 3s, c) 5d.
19. Señala cuáles de los siguientes conjuntos de números cuánticos son
inaceptables y explica por qué:
a) (1, 0, ½, ½) b) (3, 0, 0, +½) c) (2, 2, 1, +½) d) (4, 3, -2, +½) e) (3, 2, 1, 1)
20. Las configuraciones electrónicas del estado fundamental que se muestran
aquí son incorrectas. Explica qué errores se han cometido en cada una y
escribe las configuraciones electrónicas correctas:
Al (Z = 13): 1s2
2s2
2p4
3s2
3p3
B (Z = 5): 1s2
2s2
2p5
F (Z = 9): 1s2
2s2
2p6
21. Un electrón de un átomo de hidrógeno se excita desde el estado
fundamental al estado n = 4. Indica (con falso o verdadero) qué tan ciertos
son los siguientes enunciados:
a) n = 4 es el primer estado excitado.
b) Ionizar (quitar) un electrón desde n = 4 demanda más energía que
desde el estado fundamental.
c) El electrón está más alejado (en promedio) del núcleo en el estado n = 4
que en el estado fundamental.
d) La longitud de onda de la luz emitida cuando el electrón cae del nivel n =
4 al nivel n = 1 es mayor que cuando lo hace desde n = 4 hasta n = 2.
e) La longitud de onda que absorbe el átomo al pasar del nivel n = 1 hasta
n = 4 es idéntica a la de la luz emitida cuando pasa desde n = 4 hasta n
= 1.