ft_4_fq-a_10q - o Átomo de hidrogénio e a estrutura atómica

7/25/2019 FT_4_FQ-A_10Q - O Átomo de Hidrogénio e a Estrutura Atómica

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Física e Química A – 10º ano

Ficha de Trabalho de Química n.º 2

Unidade 1 – Das estrelas ao átomo – O átomo de H e a estrutura atómica

1. Classifique cada uma das afirmações em verdadeira (V) ou falsa (F), corrigindo as falsas.

A. O espetro visível do átomo de hidrogénio obtém-se, quando o eletrão, previamente excitado, regressa ao2º nível de energia.

B. As riscas do espetro do átomo de hidrogénio correspondem às radiações absorvidas quando o eletrãotransita de um estado de menor energia para um estado de maior energia.

C. Nos átomos de hidrogénio as transições eletrónicas n = 3 → n = 2 originam uma emissão de radiação demaior energia do que as transições n = 2 → n = 1.

D. Os valores das energias absorvidas ou emitidas pelo eletrão do átomo de hidrogénio estão relacionadoscom a transição efetuada por este.

E. Quando o eletrão do átomo de hidrogénio absorve uma radiação com uma energia de valor simétrico ao daenergia do estado fundamental, deixa de estar sob a influência do núcleo, sendo removido com velocidade.

F. O eletrão do átomo de hidrogénio pode transitar do estado fundamental para o primeiro estado excitadose absorver um fotão com energia igual ou superior à diferença de energia entre os dois níveis.

2. Um eletrão do átomo de hidrogénio num estado excitado (n = 4) regressa ao estado fundamental por emissão

de radiação.

2.1. Represente no diagrama de energias as seguintes

possibilidades de percurso do eletrão durante essa

transição.

I. Transita para o nível 3 (transição A), depois

para o nível 2 (transição B) e por fim para o

nível 1 (transição C).

II. Transita diretamente para o nível 1 (transição

D).

III. Transita para o nível 2 (transição E) e só

depois para o nível 1.

2.2. Tendo em conta o diagrama construído, indique:

I. A transição eletrónica de maior energia e a série espetral em que se inclui.

II. A(s) transição(ões) correspondente(s) à série de Balmer.

III. A cor correspondente à radiação emitida na transição B.

IV. A(s) transição(ões) correspondente(s) a radiação IV.



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3. Dos quatro conjuntos de transições eletrónicas do átomo de hidrogénio abaixo indicado, A, B, C e D, indiqueaquele em que as transições estão ordenadas por ordem crescente de energia.

A. 1 → 2; 1 → 3; 2 → 5.

B. 2 → 5; 1 → 2; 1 → 3.

C. 1 → 2; 2 →5 ; 1 → 3.

D. 1 → 3; 1 → 2; 2 → 5.

4. O diagrama de energia seguinte representa transições possíveis do eletrão do átomo de hidrogénio.

4.1. Das transições representadas, indique a(s) que corresponde(m) a:

4.1.1. Absorção de energia.

4.1.2. Emissão de energia.

4.1.3. Absorção de radiação UV.4.1.4. Emissão de radiação IV.

4.1.5. Absorção de energia, provocando a ionização doátomo.

4.1.6. Riscas da série de Lyman.

4.1.7. Riscas da série de Paschen.

4.2. Qual das radiações emitidas apresenta um maiorcomprimento de onda? Justifique.

4.3. Sabendo que E 1 = – 2,18 x 10 –18 J e E 3 = – 0,242 x 10 –18 J, calcule a frequência do fotão associado àtransição T1.

4.4. Alguma das transições apresentadas corresponde a uma risca visível do espetro de emissão do átomo dehidrogénio? Justifique.

5. Bohr mostrou que os valores de energia possíveis para o eletrão do átomo de hidrogénio podem ser obtidos

utilizando a seguinte expressão, na qual n é um número inteiro positivo, tanto maior quanto mais afastado o

eletrão estiver do núcleo.

J1

1018,22

18

n E

n

5.1. Indique porque razão estão associados valores de energia negativos aos diferentes níveis de energia do

átomo.

5.2. Qual é o valor da energia de remoção do átomo de hidrogénio, no estado fundamental? Justifique.

6. Considere o eletrão do átomo de hidrogénio no estado fundamental.

6.1. Indique para que nível de energia transita o eletrão se absorver um fotão de energia igual a1,938x10 – 18 J.

6.2. Suponha que, após absorver um fotão com uma dada energia, o átomo emite radiação visível. Qual ovalor mínimo de energia que o fotão absorvido tem que possuir para isso acontecer?



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7. Considere as transições eletrónicas de n = 3 → n = 2 e n = 2 → n = 1.

7.1. Indique, justificando, se estas transições eletrónicas correspondem a absorção ou emissão de energia.

7.2. Qual das transições está relacionada com radiação na zona do UV?

7.3. Tendo em conta a expressão de Bohr, determine a energia associada à transição n = 2 → n = 1.

8. Considere um eletrão do átomo de hidrogénio no nível n = 4.

8.1. Indique, justificando, qual das hipóteses seguintes corresponde à energia necessária para que se dê aremoção do eletrão do átomo:

(A) 2,42 x 10 –19 J.

(B) 1,36 x 10 –19 J.

(C) – 2,42 x 10 –19 J.

(D) 0 J.

8.2. Indique, justificando, qual das hipóteses seguintes traduz todas as transições eletrónicas que podemocorrer com emissão de radiação (desexcitação).

(A) Só no visível.

(B) No infravermelho, no visível ou no ultravioleta.

(C) Só no infravermelho.

(D) No infravermelho ou no ultravioleta.

9. O espetro do átomo de hidrogénio tem uma risca na zona do visível, de energia 4,578 x 10 -19 J. Determine o nível

de partida que deu origem a tal emissão.

10. Associe o facto científico ao respectivo cientista.

(A) Energia dividida em “pacotes”, cada um chamado quantum.I. Heisenberg

II. Rutherford

III. Dalton

IV. Planck

V. Bohr

(B) Átomo como esfera maciça e indivisível.

(C) Energia quantificada para a energia dos eletrões no átomo.

(D) É impossível determinar com exatidão e em simultâneo a energia

e a posição do eletrão.(E) Modelo planetário para o átomo.

11. Indique qual é o número quântico que corresponde à descrição seguinte.

11.1. Fornece informação acerca do movimento de rotação do eletrão.

11.2. Fornece informação acerca da orientação espacial de uma orbital.

11.3. Está relacionado com a distância média de um eletrão ao núcleo.

11.4. Define a “forma” da orbital.



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12. Indique quais das afirmações seguintes estão correctas.

(A) O número máximo de orbitais num dado nível é igual a n2.

(B) Existem orbitais p para todos os números quânticos n.

(C) As orbitais s têm todas a mesma forma, só diferem no tamanho; quanto menor for o valor de n, maior é

a orbital s.(D) Para n = 5 existem 5 subníveis e 25 orbitais.

13. Apresente por ordem crescente de energia as orbitais seguintes, pertencentes a um átomo polieletrónico:

4p, 3p, 2p, 2s, 3s, 4s, 3d, 1s

14. Indique o número de subníveis existentes no nível electrónico n = 4 e caracterize as orbitais desse nível

através dos respetivos números quânticos.

15. Para caracterizar um eletrão numa orbital são necessários quatro números quânticos.

15.1. Indique quais são esses números quânticos.

15.2. Quantos eletrões podem existir num orbital e como se podem distinguir?

15.3. Considerando que dois eletrões se encontram numa orbital 2s, apresente o conjunto de números

quânticos que os caracterizam.

16. Indique e justifique qual é o número máximo de orbitais e de eletrões caracterizados pelos seguintes números

quânticos.

(A) n = 5.

(B) n = 3; l = 1; m l = – 1.

(C) n = 4; l = 3.

17. Considere os seguintes níveis e subníveis eletrónicos.

(A) 4s

(B) 5p

(C) 3d

17.1. Para cada uma dessas três situações, represente um conjunto de números quânticos que possa

caracterizar uma orbital.

17.2. Indique, para cada uma das orbitais representadas na questão anterior, um conjunto de números

quânticos que caracterizarem os seus dois eletrões, considerando que a orbital está preenchida.



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18. As configurações eletrónicas seguintes, quando dizem respeito a átomos no estado fundamental, estão

incorretas.

(A) 1s1 2s1 2p2

(B) 1s2 2s2 2p5 3s1

(C) 1s

2

2s

2

2p

6

3s

2

3px

2

3py

2

3pz

0

(D) 1s2 2s2 2p6 3s3 3px

0 3py0 3pz

0

18.1. Indique a incorreção apresentada em cada caso e qual a regra e/ou princípio que não foram

respeitados.

18.2. Escreva as configurações anteriores de forma correta.

18.3. As configurações eletrónicas C e D dizem respeito a átomos do mesmo elemento ou de elementos

diferentes? Justifique.

19. Escreva a configuração eletrónica do átomo de silício (14Si) no estado fundamental. No caso de existirem

orbitais degeneradas semipreenchidas, indique as várias possibilidades de distribuição dos eletrões.

20. Escreva os conjuntos de números quânticos que caracterizam:

(A) Todos os eletrões do átomo de lítio.

(B) Todas as orbitais do átomo de berílio.

(C) Os eletrões de valência do átomo de fósforo.

Apresente todos os procedimentos necessários à resolução do problema.

21. O eletrão mais energético do átomo de um dado elemento, no estado fundamental, está desemparelhado na

sua orbital e caracteriza-se pelos seguintes números quânticos: (3, 0, 0, +1/2).

21.1. Como se designa a orbital onde se encontra este eletrão?

21.2. Apresente a configuração eletrónica completa para o átomo em questão.

21.3. Indique:

21.3.1. O número atómico do elemento.

21.3.2. O número de eletrões de valência.

21.4. Escreva um conjunto possível de números quânticos para este eletrão quando o átomo se encontra no

estado excitado.

Bom trabalho!

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