LISTA DE EXERCÍCIOS 1 - Estrutura e Propriedades da Matéria

Prof. Rafael Pavão das Chagas

1.O que são raios catódicos? Como foram descobertos?

2. Como se deu o processo de descoberta do elétron e de suas propriedades?

3. O que a descoberta da radioatividade revelou a respeito da estrutura dos átomos?

4. Estime o raio de um átomo de prata sabendo que sua massa atômica é 108 e sua massa específica é

10,490 g/cm3. [Resp.: ~160 pm]

5. Qual a principal contribuição dos estudos de Rutherford para a compreensão da estrutura atômica?

Por que o modelo atômico de Rutherford foi contestado logo após a sua proposição?

6. Qual o comprimento de onda utilizado por uma estação de rádio que transmite em 98,4 MHz?

[Resp.: ~3 m]

7. Qual a energia de um fóton de luz verde (= 550 nm) e de luz laranja (= 640 nm)?

[Resp.: 3,6 x 10-19

J e 3,1 x 10-19

J]

8. A linha mais proeminente no espectro de linhas do alumínio é encontrada em 396,15 nm. Qual é a

frequência dessa radiação? Qual a energia de um fóton com esse comprimento de onda? E de um mol

desses fótons? [Resp.: 7,57 x 1014

Hz; 5,02 x 10-19

J; 3 x 105 J]

9. A função de trabalho do zinco é 3,63 eV. (a) Qual o comprimento de onda mais longo de radiação

eletromagnética capaz de ejetar elétrons do zinco? (b) Se um elétron foi emitido da superfície do zinco

com uma velocidade de 785 km/s, qual o comprimento de onda de radiação que provocou a fotoejeção

desse elétron? [Resp.: a) 342 nm; b) 230 nm]

10. O cobalto-60 é um isótopo radioativo usado na medicina para tratamento de certos tipos de câncer.

Ele produz partículas e raios . Qual é a frequência e o comprimento de onda de um fóton de raios

com uma energia de 1,173 MeV, produzido pelo 60

Co? [Resp.: 2,8 x 1020

Hz; 1,06 pm]

11. Use a fórmula de Rydberg para o átomo de hidrogênio e calcule o comprimento de onda da

transição entre n= 4 e n=2. Qual o nome dado à série espectroscópica a que esta linha pertence? [Resp.:

486,1 nm]

12. No espectro do átomo de hidrogênio, muitas linhas são classificadas como pertencendo a uma série

(por exemplo, série de Balmer, série de Lyman). O que as linhas de uma série têm em comum que

torna lógico juntá-las em um grupo? Qual a relação entre as expressões obtidas por Balmer, Lyman,

Rydberg e aquela deduzida por Bohr?

13. A teoria de Bohr pode ser aplicada ao íon He+ porque ele possui apenas um elétron. Calcule a

energia para remover o único elétron do íon He+. A energia de ionização do He

+ é maior ou menor que

a do H? [Resp.: 8,72 x 10-18

J; EI= 5251 kJ/mol]

14. Calcule o raio (nm) e a energia (J) das duas primeiras órbitas para o íon He+. Qual o comprimento

de onda, absorvido ou emitido, durante a transição entre essas duas órbitas? [Resp.: = 30,4 nm]

15. Calcule o comprimento de onda associado a um elétron de massa m= 9,109 x 10-31

kg que viaja a

40% da velocidade da luz. [Resp.: 6,06 pm]

16. Calcule o comprimento de onda associado a um nêutron de massa 1,675 x 10-24

g e com energia

cinética de 6,21 x 10-21

J. [Resp.: 5,35 x 10-14

m]

17. Explique como cada uma das propriedades dos raios catódicos pode apoiar o modelo de partícula

ou de onda do elétron: (a) Eles atravessam folhas metálicas. (b) Eles viajam em velocidades inferiores

à da luz. (c) Se um objeto é colocado em sua trajetória observa-se uma sombra. (d) Sua trajetória muda

quando eles passam entre placas com carga elétrica.

18. Uma lâmpada funcionando em 32 W (1 W = 1 J/s) emite luz amarela de comprimento de onda 595

nm. Quantos fótons de luz amarela a lâmpada pode gerar em 2 segundos? [Resp.: 1,9 x 1020

fótons]

19. Qual a incerteza mínima na velocidade de um elétron confinado em um diâmetro igual ao do átomo

de chumbo (350 pm)? [Resp.: 1,6 x 105 m●s

-1]

20. A energia necessária para quebrar uma ligação C-C de uma molécula é 348 kJ/mol. Será a luz

visível capaz de quebrar essa ligação? Se sim, qual é a cor dessa luz? Se não, que tipo de radiação

eletromagnética será adequado? [Resp.: = 344 nm, UV]

21. Calcule a energia necessária para promover os elétron de um mol de átomos de hidrogênio desde a

órbita mais estável até a n= 4. [Resp.: 1231 kJ]

22. A luz amarela do sódio, com um comprimento de onda = 589 nm, quando incide sobre uma

lâmina de potássio provoca a fotoemissão de elétrons que escapam da superfície com energia de

0,577x10-19

J. Já a luz ultravioleta do mercúrio, com = 253,7 nm, quando incide sobre o mesmo metal

permite que elétrons escapem com energia de 5,036 x 10-19

J. (a) Deduzir o valor da constante de

Planck. (b) Qual a função trabalho do potássio (eV)? [Resp.: b) ~1,75 eV]