Page 349 - Quimica - Undécima Edición

Preguntas y problemas 319

7.38 a) Si un átomo de H y un átomo de He viajan a la mis- 7.53 ¿Qué número cuántico defi ne un nivel? ¿Cuáles núme-
ma velocidad, ¿cuáles serán las longitudes de onda rela- ros cuánticos defi nen un subnivel?
tivas de los dos átomos? b) Si un átomo de H y un 7.54 ¿Cuáles de los cuatro números cuánticos (n, /, m / , m s )
átomo de He tienen la misma energía cinética, ¿cuáles determinan: a) la energía de un electrón en un átomo de
serán las longitudes de onda relativas de los dos áto- hidrógeno y en un átomo polielectrónico, b) el tamaño
mos? de un orbital, c) la forma de un orbital y d) la orienta-
ción de un orbital en el espacio?
Problemas
Problemas
7.39 Los neutrones térmicos son partículas que se mueven a
velocidades comparables con las de las moléculas del 7.55 Un electrón de cierto átomo está en el nivel cuántico n
aire a temperatura ambiente. Estos neutrones son los 5 2. Enumere los posibles valores de los subniveles / y
más efi caces para iniciar una reacción nuclear en cade- m / .
na entre los isótopos de 235 U. Calcule la longitud de
7.56 Un electrón de un átomo está en el nivel cuántico n 5
onda (en nm) asociada a un rayo de neutrones que 3. Enumere los posibles valores de los subniveles / y
2
se mueve a 7.00 3 10 m/s. (La masa de un neutrón es m / .
de 1.675 3 10 227 kg.)
7.57 Dé los valores de los números cuánticos asociados a los
7.40 Los protones pueden acelerarse a velocidades cercanas
siguientes orbitales: a) 2p, b) 3s, c) 5d.
a las de la luz en los aceleradores de partículas. Estime
la longitud de onda (en nm) de un protón que se despla- 7.58 Dé los valores de los números cuánticos de un electrón
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za a 2.90 3 10 m/s. (La masa de un protón es de 1.673 en los siguientes orbitales: a) 3s, b) 4p, c) 3d.
3 10 227 kg.) 7.59 Analice las diferencias y semejanzas entre un orbital 1s
7.41 ¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie, en cm, de y un orbital 2s.
2
un colibrí de 12.4 g que vuela a 1.20 3 10 mph? (1 7.60 ¿Cuál es la diferencia entre un orbital 2p x y un orbital
milla 5 1.61 km). 2p y ?
7.42 ¿Cuál es la longitud de onda (en nm) de De Broglie 7.61 Enumere los subniveles y orbitales asociados al número
asociada a una pelota de ping-pong de 2.5 g que viaja a cuántico principal n, si n 5 5.
35 mph?
7.62 Enumere los subniveles y orbitales asociados al número
cuántico principal n, si n 5 6.
Mecánica cuántica
Preguntas de repaso 7.63 Calcule el número total de electrones que pueden ocu-
par a) un orbital s, b) tres orbitales p, c) cinco orbitales
7.43 ¿Cuáles son las limitaciones de la teoría de Bohr? d, d) siete orbitales f.
7.44 ¿Cuál es el principio de incertidumbre de Heisenberg? 7.64 ¿Cuál es el número total de electrones que pueden per-
¿Cuál es la ecuación de Schrödinger? manecer en todos los orbitales que tengan el mismo
7.45 ¿Cuál es el signifi cado físico de la función de onda? número cuántico principal n?
7.46 ¿Cómo se utiliza el concepto de densidad electrónica 7.65 Determine el máximo número de electrones que se pue-
para describir la posición de un electrón en el trata- den encontrar en cada uno de los siguientes subniveles:
miento de la mecánica cuántica para un átomo? 3s, 3d, 4p, 4f, 5f.
7.66 Indique el número total de: a) electrones p en el N (Z 5
Orbitales atómicos
7); b) electrones s en el Si (Z 5 14), y c) electrones 3d
Preguntas de repaso
en el S (Z 5 16).
7.47 ¿Qué es un orbital atómico? ¿En qué se diferencia un 7.67 Construya una tabla con todos los orbitales permitidos
orbital atómico de una órbita? en los cuatro primeros niveles de energía principales
7.48 Describa la forma de los orbitales s, p y d. ¿Cómo se del átomo de hidrógeno. Designe cada tipo (por ejem-
relacionan estos orbitales con los números cuánticos, n, plo, s, p) y señale cuántos orbitales hay de cada tipo.
/ y m / ? 7.68 ¿Por qué los orbitales 3s, 3p y 3d tienen la misma ener-
7.49 Elabore una lista de los orbitales del hidrógeno en gía en el átomo de hidrógeno pero distintas energías en
orden creciente de energía. un átomo polielectrónico?
7.50 Describa las características de un orbital s, un orbital p 7.69 Para cada uno de los siguientes pares de orbitales del
y un orbital d. ¿Cuál de los siguientes orbitales no exis- hidrógeno, indique cuál es el que tiene más energía: a)
te?: 1p, 2s, 2d, 3p, 3d, 3f, 4g. 1s, 2s; b) 2p, 3p; c) 3d xy , 3d yz ; d) 3s, 3d; e) 4f, 5s.
7.51 ¿Por qué el diagrama de contorno de superfi cie es útil 7.70 Para cada uno de los siguientes pares de orbitales de un
para representar un orbital atómico? átomo polielectrónico, indique cuál orbital es el que
7.52 Describa los cuatro números cuánticos que defi nen un tiene menos energía: a) 2s, 2p; b) 3p, 3d; c) 3s, 4s; d)
electrón en un átomo. 4d, 5f.