UNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA QUÍMICA 1 – 2012

1. Caracterice cada una de las afirmaciones siguientes como falsa o verdadera. Si una afirmación es falsa, corríjala. (a) La luz visible es una forma de radiación electromagnética. (b) La frecuencia de la radiación se incrementa al aumentar la longitud de onda. (c) La luz ultravioleta tiene longitudes de onda más largas que la luz visible. (d) La radiación electromagnética y las onda sonoras viajan a la misma velocidad. (e) La radiación electromagnética viaja a la misma velocidad por el vacío, sea cual sea su longitud de onda. (f) La luz infrarroja tiene frecuencias más altas que la luz visible. (g) El brillo de una fogata, la energía dentro de un horno de microondas y el sonido de una sirena son tres formas de energía electromagnética.

2. Calcular la longitud de onda que emite una emisora de radio si su frecuencia de emisión es 0.500 MHz.

3. Un pescador observa que el corcho de la caña realiza 40 oscilaciones por

minuto, debidas a unas olas cuyas crestas están separadas 60 cm. ¿Con qué velocidad se propagan las olas en el lago?

4. (a) ¿Qué frecuencia tiene la radiación cuya longitud de onda es 0.452 pm? (b)

Calcule la longitud de onda de la radiación cuya frecuencia es de 2.55 x 1016 Hz (c) Las radiaciones de los incisos anteriores, ¿Serán visibles para el ojo humano? (d) ¿Qué distancia viaja una radiación electromagnética en 10.0 !s?

5. Un láser tiene una longitud de onda de 405 nm. ¿Qué frecuencia tiene esta

radiación? Prediga el color asociado a esta longitud de onda.

6. (a) Calcule el incremento de energía más pequeño (un quantum) que puede ser emitido o absorbido a una longitud de onda de 812 nm. (b) Calcule la energía de un fotón con frecuencia de 2.72 x 1013 Hz. (c) Determine la longitud de onda de la radiación cuyos fotones tienen una energía de 7.84 x 10–18 J, ¿En qué porción del espectro se encuentra esta radiación?

7. Calcule y compare la energía de un fotón con longitud de onda de 3.3 !m y la de

uno con longitud de onda de 0.154 nm. Identifique la región del espectro electromagnético a la que pertenece cada uno.

8. Una estación de radio AM difunde a 1440 kHz, mientras que sufilial de FM

transmite a 94.5 MHz. Calcule y compare la energía de los fotones emitidos por estas estaciones de radio.

9. Un tipo de quemadura por el sol se debe a la exposición a la luz UV con

longitud de onda cercana a 325 nm. (a) ¿Qué energía tiene un fotón con esta longitud de onda? (b) ¿Cuántos fotones hay en una ráfaga de 1.00 mJ de esa radiación?

10. Un láser de diodo emite a una longitud de onda de 987 nm. Toda la energía que produce se absorbe en un detector que mide una energía total de 0.52 J durante un período de 32 s. ¿Cuántos fotones por segundo emite ese láser?

11. El molibdeno metálico debe absorber radiación con una frecuencia mínima de

1.09 x 1015 Hz para poder emitir un electrón de su superficie por el efecto fotoeléctrico. (a) Determine la energía mínima necesaria para producir dicho efecto. (b) Determine la longitud de onda de la radiación que proporciona fotones con esa energía. (c) Si irradiamos molibdeno con luz con longitud de onda de 120 nm, calcule la energía que sobra luego de que un fotón de esa luz saque a un electrón del molibdeno. (d) Suponga que la energía calculada en el inciso anterior es utilizada por el electrón para salir disparado con cierta velocidad, encuentre dicha velocidad. (Ayuda: Recuerde que la fórmula para energía cinética es: E= " mv2)

12. Para cada una de las transiciones electrónicas siguientes en el átomo de

hidrógeno, calcule la energía, frecuencia, longitud de onda y región del espectro a la que pertenece. Además indique si la radiación se absorbe o se emite durante la transición. (a) 5!1, (b) 4!2, (c) 5!7, (d) 3!8

13. El átomo de hidrógeno puede absorber luz con longitud de onda de 4053 nm.

(a) ¿En qué región del espectro electromagnético se encuentra esta absorción? (b) Proponga una transición que sea coherente con este valor.

14. Use la ecuación de De Broglie para determinar la longitud de onda de los

objetos siguientes: (a) Una persona de 85 kg que patina a 50 km/h; (b) una bala de 10.0 g disparada a 250 m/s; (c) un átomo de litio que se mueve a 2.5 x 105 m/s.

15. Calcule la energía necesaria para arrancarle su electrón a un átomo de

hidrógeno.

16. Una de las partículas subatómicas recibe el nombre de muón, que se desintegra unos cuantos nanosegundos después de formarse. El muón tiene una masa en reposo de 206.8 veces mayor que la del electrón. Calcule la longitud de onda de De Broglie asociada a un muón que viaja a una velocidad de 8.85 x 105 cm/s.

17. La difracción de neutrones es una técnica importante para determinar la

estructura de las moléculas. Calcule la velocidad de un neutrón que tiene una longitud de onda característica de 99.5 pm.

18. El microscopio electrónico se ha utilizado ampliamente para obtener imágenes

muy amplificadas de materiales biológicos y de otro tipo. Cuando un electrón se acelera a través de cierto campo de potencial, alcanza una velocidad de 5.93 x 106 m/s. Calcule la longitud de onda característica de este electrón.

RESPUESTAS:

1. (a) V; (b) F; (c) F; (d) F, (e) V, (f) F; (g) F

2. 600 nm

3. 0.40 m/s

4. (a) 6.64 x 1020 Hz; (b) 11.8 nm; (c) No, (d) 3.00 km

5. 7.41 x 1014 Hz; violeta

6. (a) 2.44 x 10–19 J; (b) 1.80 x 10–20 J; (c) 25.3 nm (Ultravioleta)

7. Primer fotón (Infrarrojo): 6.01 x 10–20J, Segundo fotón (Rayos X): 1.29 x 10–15J, el segundo fotón es más de 21,000 veces más energético que el primero.

8. AM: 8.87 x 10–28 J, FM: 6.25 x 10–26 J, El fotón de FM es 70 veces más

energético que el fotón AM.

9. (a) 6.11 x 10–19 J, (b) 1.64 x 1015 fotones.

10. 8.1 x 1016 fotones/s

11. (a) 7.22 x 10–19 J, (b) 275 nm, (c) 9.34 x 10–19 J, (d) 1.43 x 106 m/s

12. (a) emite, 2.09 x 10–18 J, 3.16 x 1015 Hz, 95.0 nm, ultravioleta (b) emite, 4.09 x 10–19 J, 6.17 x 1014 Hz, 486 nm, visible (c) absorbe 4.27 x 10–20 J, 6.45 x 1013 Hz, 4.65 !m, infrarrojo (d) absorbe, 2.08 x 10–19 J, 3.14 x 1014 Hz, 955 nm, infrarrojo

13. (a) Infrarrojo, (b) 4!5

14. (a) 5.6 x 10–37 m, (b) 2.65 x 10–34 m, (c) 0.23 pm

15. 2.18 x 10–18 J

16. 397 pm

17. 3.98 x 103 m/s

18. 122 pm