Problemas de Química Física III
3º Grado Química, 2018/2019,
Tema 1. Antecedentes de la Mecánica Cuántica
1
1. Indica a qué región del espectro corresponden las siguientes radiaciones: a) λ = 20 nm; b) ν = 1×1017 Hz;
c) λ = 1 m; d) ṽ = 103 cm−1.
2. El oído humano es sensible a ondas sonoras con frecuencias comprendidas entre 15 Hz y 20 kHz. La
velocidad del sonido en el aire es 343 m/s. Calcula las longitudes de onda correspondientes a estas fre-
cuencias.
3. La línea más intensa del espectro del átomo de sodio tiene una longitud de onda de 589 nm. Calcula el
correspondiente número de onda y la energía de la transición implicada en eV/fotón y en kJ/mol.
4. La longitud de onda de la radiación absorbida en una transición espectral es de 10 m. a) Expresa la
correspondiente frecuencia en Hz y el número de ondas en cm−1. b) Calcula el cambio de energía durante
la transición en J/molécula y J/mol. c) Determina la longitud de onda correspondiente a una transición en
la cual el cambio de energía es el doble.
5. Calcula la longitud de onda máxima de un fotón que pueda producir la reacción:
N2 (g) 2N (g) H = +225 kcal/mol
6. La reacción fotoquímica: NO2 + hν NO + O es una de las fuentes de átomos de oxígeno (y por tanto
de ozono) más importante en la atmósfera terrestre. La energía de disociación es 306 kJ/mol. Determina
cuál será la longitud de onda de un fotón capaz de producir dicha reacción.
7. La frecuencia umbral para la emisión fotoeléctrica del cobre es 1.1×1015 s−1. ¿Cuál será la energía máxima
(en eV) de los fotoelectrones emitidos cuando incida sobre una superficie de cobre luz de frecuencia
1.5×1015 s−1?
8. El potencial de extracción del sodio es 2.3 eV: a) ¿cuál será la máxima longitud de onda de la luz que
producirá emisión de fotoelectrones en el sodio?; b) ¿cuál será la energía cinética máxima de los fotoelec-
trones si incide sobre una superficie de sodio luz de 2000 Å?
9. La función trabajo del K es 2.2 eV y la del Ni 5.0 eV. a) Calcula las frecuencias y longitudes de onda
umbral para estos dos metales. b) ¿Dará lugar la luz ultravioleta de longitud de onda 400 nm al efecto
fotoeléctrico en el K? ¿Y en el Ni? c) Calcula la máxima energía cinética de los electrones emitidos en
b).
10. Cuando se ilumina cierta superficie metálica con luz de diferentes longitudes de onda y se miden los
potenciales que detienen los fotoelectrones, se obtienen los valores que se muestran en la siguiente tabla:
λ(10−7m)
3.66
4.05
4.36
4.92
5.46
5.79
V (V)
1.48
1.15
0.93
0.62
0.36
0.24
Representando el potencial en función de la frecuencia, determina: (a) la frecuencia umbral, (b) el poten-
cial de extracción del metal, y (c) la constante de Planck.
11. Cuando cierto metal se irradia con luz de frecuencia 3.0×1016 s−1, los fotoelectrones emitidos tienen una
energía cinética doce veces mayor que los fotoelectrones emitidos cuando el mismo metal se irradia con
luz de frecuencia 2.0×1016 s−1 ¿Cuál será la frecuencia umbral del metal?
12. Calcula la frecuencia hacia la cual convergen todas las líneas espectrales de la serie de Lyman. ¿Cuál será
la longitud de onda y la energía de esta radiación?
13. Calcula la longitud de onda en Angstrom y la frecuencia en s−1 de la primera línea de la serie de Balmer.
14. Calcula el potencial de ionización del átomo de hidrógeno cuando el electrón ocupa la órbita con número
cuántico principal igual a 5.
15. Calcula la longitud de onda de De Broglie asociada a: a) un electrón con 15 keV de energía cinética; b)
un protón con 15 keV de energía cinética; c) una molécula de SF6 a una velocidad de 1 m/s; d) un objeto
de 1 kg a una velocidad de 1 m/s.