Page 351 - Quimica - Undécima Edición

Preguntas y problemas 321

7.100 ¿Qué propiedades de los electrones se utilizan en un 7.109 Las líneas espectrales de las series de Lyman y de
microscopio electrónico? Balmer no se traslapan. Compruebe este enunciado con
7.101 En un experimento fotoeléctrico, un estudiante utiliza el cálculo de la longitud de onda más larga asociada a la
una fuente de luz que tiene una frecuencia mayor de la serie de Lyman y la longitud de onda más corta asocia-
necesaria para liberar los electrones de cierto metal. Sin da a la serie de Balmer (en nm).
embargo, tras aplicar continuamente el rayo de luz en la 7.110 Un átomo que se mueve a su velocidad cuadrática
misma zona del metal y por largo tiempo, el estudiante media a 20°C tiene una longitud de onda de 3.28 3
nota que la máxima energía cinética de los electrones 10 211 m. Identifi que el átomo.
emitidos empieza a disminuir, aunque la frecuencia de
7.111 Las lentes de ciertas gafas para sol tienen incorporados
la luz se mantenga constante. Explique este comporta- pequeños cristales de cloruro de plata (AgCl). Al expo-
miento.
nerse a la luz de longitud de onda adecuada, sucede la
7.102 Una bola rápida lanzada por un pitcher se ha cronome- siguiente reacción:
trado en unas 100 mph. a) Calcule la longitud de onda
(en nm) de una pelota de béisbol de 0.141 kg a esta
velocidad. b) ¿Qué longitud de onda tendría un átomo de AgCl ¡ Ag 1 Cl
hidrógeno a la misma velocidad? (1 milla 5 1 609 m).
7.103 Un estudiante realizó un experimento fotoeléctrico ilu- Los átomos de Ag formados producen un color gris
minando con luz visible un trozo limpio de metal cesio. uniforme que atenúa los refl ejos. Si el DH de la reac-
La siguiente tabla muestra las energías cinéticas (EC) ción es de 248 kJ/mol, calcule la máxima longitud de
de los electrones expulsados como función de las longi- onda de la luz que puede inducir este proceso.
tudes de onda (l). Determine gráfi camente la función 7.112 El ion He tiene un solo electrón, y se trata por lo tanto
1
de trabajo y la constante de Planck. de un ion hidrogenoide. Calcule las longitudes de onda,
en orden creciente, de las primeras cuatro transiciones
l (nm) 405 435.8 480 520 577.7 1
del ion He en la serie de Balmer. Compárelas con las
2.360 3 2.029 3 1.643 3 1.417 3 1.067 3 longitudes de onda de las mismas transiciones en un
EC (J) 219 219 219 219 219
10 10 10 10 10 átomo de H. Explique las diferencias. (La constante de
1
Rydberg para el ion He es de 8.72 3 10 218 J.)
7.104 a) ¿Cuál es el valor más bajo posible del número cuán- 7.113 El ozono (O 3 ) de la estratosfera absorbe la radiación
tico principal (n) cuando el número cuántico del
nociva del Sol al experimentar la siguiente descomposi-
momento angular (/) es 1? b) ¿Cuáles son los valores ción: O 3 ¡ O 1 O 2 . a) Consulte la tabla 6.4 y calcu-
posibles del número cuántico del momento angular (/)
le el DH° de este proceso. b) Calcule la máxima
cuando el número cuántico magnético (m / ) es 0, dado longitud de onda de los fotones (en nm) que poseen esta
que n # 4?
energía para provocar la descomposición fotoquímica
7.105 Si se toma en cuenta sólo la confi guración electrónica del ozono.
del estado fundamental, ¿hay más elementos con áto-
7.114 La retina del ojo humano es capaz de detectar luz cuan-
mos diamagnéticos o con átomos paramagnéticos? do la energía radiante incidente es de por lo menos 4.0
Explique su respuesta. 217
3 10 J. ¿Cuántos fotones de una luz de 600 nm de
7.106 Un láser de rubí produce pulsos de radiación con dura- longitud de onda equivalen a esta energía?
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ción de 1.00 3 10 s y longitud de onda de 633 nm. a)
7.115 Un átomo de helio y un átomo de xenón tienen la mis-
Si el láser produce 0.376 J de energía por pulso, ¿cuán-
tos fotones se generan en cada pulso? b) Calcule la ma energía cinética. Calcule la relación de la longitud
de onda de De Broglie del átomo de helio a la del áto-
potencia del láser por pulso (en watts) (1 W 5 1 J/s).
mo de xenón.
7.107 Una muestra de 368 g de agua absorbe radiación infra-
4
rroja de 1.06 3 10 nm de un láser de dióxido de carbo- 7.116 Se usa un láser para tratar un desprendimiento de retina.
no. Suponiendo que toda la radiación absorbida se La longitud de onda del rayo láser es de 514 nm, y la
transforma en calor, calcule cuántos fotones se necesi- potencia es de 1.6 W. Si se enciende el láser durante
tan para elevar la temperatura del agua en 5.00°C a esa 0.060 s durante la cirugía, calcule el número de fotones
longitud de onda. emitidos por el láser (1 W 5 1 J/s).
7.108 Se ha sugerido que la fotodisociación del agua 7.117 El electrón de un átomo de H puede regresar desde un
estado excitado al estado fundamental de dos maneras:
1
H 2 O(l) 1 hn ¡ H 2 (g) 1 O 2 (g) a) por transición directa con emisión de un fotón de
2
puede ser una fuente de hidrógeno. El DH° reac para la longitud de onda l 1 y b) pasando por un estado excitado
reacción, calculado a partir de los datos termoquímicos, intermedio que se alcanza con la emisión de un fotón de
es de 285.8 kJ por mol de agua transformada. Calcule la longitud de onda l 2 . Este intermediario decae poste-
máxima longitud de onda (en nm) que aportaría la ener- riormente al estado fundamental emitiendo otro fotón
gía sufi ciente. En principio, ¿sería factible utilizar la luz de longitud de onda l 3 . Desarrolle una ecuación que
solar como fuente de energía para este proceso? relacione l 1 a l 2 y l 3 .