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• JessicaArhuireMamani

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MISCELANEA PREGUNTAS DE PC N°1 QU111N FIEE-UNI I. PARTE. CONTESTAR: Cada pregunta (1/2 pto)

1.- Ordene en forma creciente los siguientes tipos de radiaciones electromagnéticas en función de su longitud de onda. I.- Radiación infrarroja emitida por una hornilla de una estufa eléctrica caliente. II.- Los rayos X empleados en diagnósticos médicos. III.- La luz ultravioleta de una lámpara de sol. IV.- La radiación de un horno microondas. V.- La luz verde de un semáforo. a) IV.I.V.III.II b) II,III,V,I,IV c) II,V,I,III,IV d) II,III,I,V,IV e)N.A. 2.- ¿Cuántos fotones de radiación electromagnética de 4,56 MHz de frecuencia tienen una energía total de 5,4J? a) 1,0x1010 b) 3,8x1027 c) 1,78x1027 d) 3,6x1027 e)N.A. 3.-Con que longitud de onda (en nm) viaja una pelota de béisbol que se encuentra completamente acelerada con un potencial de 40 KV. a) 6,12x10-3 b) 1,22x10-3 c) 6,12x10-2 d) 3,3x10-3 e) 6,32x10-3 f) N.A 4.-Respecto al efecto fotoeléctrico y según Einstein indique la Verdad (V) o Falsedad (F) de cada una de las siguientes proposiciones. I) Cuando los fotones caen sobre una superficie metálica estos pueden ser reflejados de acuerdo con las leyes de la óptica. II) Cuando los fotones caen sobre la superficie metálica, estos pueden desaparecer cediendo toda su energía para expulsar los electrones. III) Los electrones de la superficie se emiten casi de manera instantánea, incluso a baja intensidad de la luz incidente. a) VVF b) VVV c) VFV d) FVF e) FFF f) FVV g) N.A. 5.- La energía de ionización del silicio es 8.1 eV ¿Cuál será la longitud de onda de su umbral fotoeléctrico? a) 76nm b)253nm c)306nm d) 153 nm e)N.A. 6.- Respecto a la ecuación de Schrodinger indicar las alternativas correctas I. - Se fundamenta en los estudios realizados por Planck , Heisemberg y De Broglie. II. - Estabelece una ecuación diferencial de segundo orden tomando en cuenta solo el comportamiento ondulatorio del electrón. III. - La solución de dicha ecuación son los números cuánticos. IV. - La solución de dicha ecuación es la función de onda. a) VFFV b) FVVF c) VFVV d) FVFV e) VVFV f) FFFV g) N.A. 7.- .-Si un electrón se desplaza a una órbita superior, ¿Su energía total crece o decrece?¿Y su energía cinética, crece ( C ) o decrece ( D )? a) D , D b) C , D c) D , D d) C , C e) D , C f) N.A. 8.- El virus de la gripe tiene un tamaño aproximado de 400Å (1Å=10-10m). Cuál deberá ser la energía mínima de los electrones para poder observarlo en el microscopio electrónico a) 6,63x10-34 joule b) 4X10-8m/s c) 4,45x10-10 m d) = 4,97.10-18 J. e) N.A 9.- Dewar, fue el primero en agrupar las rayas espectrales en series. De todas las del hidrógeno que se conocen la que presenta la mayor longitud de onda es la: a) Primera de la serie de Lyman b) Segunda de la serie de Balmer c) Tercera de la serie de Paschen d) Cuarta de la serie de Brackett e)N.A. 1-Dra.Lupe Pizan.2014-I

10.- La energía (joule) necesaria para ionizar un mol de átomos de hidrógeno es: a) E = 2,18.10-18 J. b) E = -2,18.10-18 J c)E= ∞ d) E =0 e)E= 1,31.106 J f) E = -1,31.106 J g) N.A 11.- El primer artículo de Schrödinger apareció en 1926, en la revista alemana Annalen der Physik,en el tomaba las ideas de De Broglie y las aplicaba a las ondas, obteniendo una ecuación matemática que cambiaría el mundo de la física del átomo. Esta ecuación permitió: a) Definir los orbitales atómicos b) Encontrar los números cuánticos c) Determinar a los electrones en los átomos d) Explicar los espectros atómicos 12.- Con respecto a los números cuánticos identifique la proposición incorrecta a) Son los condicionamientos matemáticos necesarios para que las soluciones de la ecuación de Schrödinger sean válidas, en el entorno dado. b) Son las soluciones de la ecuación de Schrödinger. c) El conjunto, n,l,m,s son deducidos a partir de la ecuación de schrodinger. 13.- En la figura 1, se observa la génesis de un orbital atómico (proyección),este se obtiene a partir de las soluciones de la ecuación de Schrödinger, específicamente (ȹ 2 Vs r).Indique lo correcto: a) Corresponde al orbital cuyos números cuánticos es : n=1,l=0,m=1 b) Corresponde al orbital cuyos números cuánticos es : n=2,l=1,m=1 c) Corresponde al orbital cuyos números cuánticos es : n=3,l=1,m=1,s=1/2 d) Corresponde al orbital cuyos números cuánticos es : n=2,l=1,m=1,s=1/2

14.- La siguiente afirmación “Para cada posible orientación, la energía del electrón será distinta” se puede decir que a) Es correcta según la corrección de Sommerfeld b) Es correcta según la interpretación del efecto Zeeman c) Es correcta según la interpretación del efecto Zeeman Anómalo d) Es compatible con la teoría de Bohr. 15.- La siguiente afirmación “En presencia de un campo magnético las líneas del espectro se duplican” corresponde a: a) Teoría de Bohr b) Corrección de Sommerfeld c) Zeeman d) Zeeman Anómalo e)Mecánica Cuántica f)N.A. 16.- Cuál(es) de los siguientes experimentos confirman el principio de De-Broglie: i) Un fotón de Luz extrae electrones de una placa metálica ii)Un haz de electrones se difracta al bombardear una muestra de placa metálica. Iii) Un haz de electrones incide sobre dos rendijas y se observa un patrón de interferencia. a) Todos b)sólo i c)sólo ii d)sólo iii e)i , ii f) i , iii g) ii , iii h)N.A. 17.- Indicar si es falso o verdadero i) La luz es absorbida por la materia de modo continuo. ii) La luz es emitida por la materia de modo discontinuo iii) La luz cuando “viaja”, se comporta como una partícula. iv) Cuando La luz interactúa con la materia, se comporta como partículas. a) VVVV b) VVFF c) FFVV d) FVFV e) VFVF f) N.A. 18.-Los astrónomos de la Universidad de California han descubierto este año 2011 al planeta Gliese 581 g con tamaño similar a la tierra y por su posición, temperaturas y demás características podría 2-Dra.Lupe Pizan.2014-I

ser habitable. Que implicancias tendría si en este planeta se hubiera observado efectos cuánticos para una pelota de 10 gramos viajando a la velocidad de 105km/hr. i) El principio de incertidumbre formulado por Heisemberg sufriría una modificación ii) Se tendría que re-calcular la constante de Planck iii) Toda la base teórica así como las formulas deducidas en la mecánica cuántica permanecería inalterable a) VVV b) VVF c) VFF d) FFF e) N.A. 19.-Calcular el valor de la fuerza de atracción electrostática entre el protón y el único electrón en la primera órbita del átomo de hidrógeno. R1 = 0,53∙10-10 m. ε0 = 8,854∙10-12F∙ m-1. Carga electrón = 1,602∙10-19 C a) 0.82x10-16N b) 4,9 10-27 N c) 0.41x10-16N d)2.45 10-27 N e)N.A. 20.- Cuál afirmación es correcta sobre efecto pantalla a) La carga que ejerce el nucleó sobre un electrón b) La carga positiva que ejerce el núcleo sobre un electrón c) La carga positiva que ejerce el núcleo sobre un electrón de un átomo d) La fuerza que ejerce el núcleo y los demás electrones sobre un electrón. e) N.A. 1.-Con respecto al efecto fotoeléctrico identifique la proposición incorrecta I) Luz incidente de f < fo no puede arrancar electrones del metal. II) Luz incidente más intensa (de f>fo) originará que un número mayor de electrones puedan arrancarse de la placa. III) Los electrones que se liberan de la superficie del metal tienen energía cinética menor que los electrones que se liberan bajo la superficie de este IV) La diferencia de potencial se llama trabajo de frenado y debe de ser capaz de parar electrones con energía cinética máxima. 2.- ¿Cuál es el mínimo potencial de aceleración capaz de excitar un electrón para sacar un átomo de Hidrógeno de su estado fundamental? a) 13,6 ev b) -13.6 ev c) 3,4 ev d) -3,4 ev e) 10,2 ev f) -10,2 ev 3.- De Broglie tuvo el acierto de reforzar a partir del concepto dual, las propias teorías de Bohr y Sommerfeld, dado que: a) En un estado estacionario debería haber un número entero de longitudes de onda b) Llega a través de las ondas a la cuantización del momento angular c) Explica la naturaleza elíptica de las órbitas electrónicas d) Justifica el número cuántico de Bohr . Indique lo incorrecto. 4.- Aplicando el Principio de Incertidumbre de Heisenberg, al átomo de hidrógeno cuyo radio experimental era de 53 pm ,se podrá asegurar que la velocidad prevista para el electrón en su órbita debería ser en m/s, aproximadamente de a) 1,4x107 b)1,4x106 c) 1,4x109 d)1,4 e) NA. 5.- Con respecto a la ecuación de Schrodinger Indique V o F según corresponda: I) En el modelo mecano cuántico, los números cuánticos n, l y m, surgen como una necesidad matemática para dar valores válidos, definidos y continuos a las funciones de onda. II) Las soluciones (función de onda ψ )se conocieron inicialmente con el nombre de orbitales atómicos, pero sólo tenían significado matemático. III) La función ψ 2, proporcionó la función radial. En el caso del átomo de hidrógeno según los valores de n, l,m, su proyección toma la forma de una esfera. a)VFV b) VVV c) FVF d) FFV e)VVF f)FVV g) VFF 3-Dra.Lupe Pizan.2014-I

6.- Si se afirma que la situación del electrón de un átomo de hidrógeno se caracteriza por el conjunto de números cuánticos: (2, 1, -1, +½), se puede decir: I) Es imposible. II) Ocupa un orbital esférico. III) Está excitado. IV) Está absorbiendo energía. A) FFVF B) FFVV C) VVVV D) FFVF E) FVVV F) N.A. 7.- Respecto de los números cuánticos: Indique lo verdadero: I) Son valores que sirven para designar las orbitas que describen los electrones. II) Son valores que sirven para designar los orbitales permitidos donde se ubicaran los electrones. III) Los valores permitidos para “ l” nos indican el tipo de subniveles de energías diferentes integrantes del nivel principal. IV) Los valores permitidos de “ m” nos indican las orientaciones que tienen los orbitales de energías diferentes integrantes de un subnivel. a) I y II b) II y III c) III y IV d) II y IV e) N.A 8.- Se analiza el espectro de un átomo de un elemento recién descubierto y se determina la diferencia de energías entre los subniveles 3s y 3p. Estime aproximadamente la diferencia de energía entre los niveles 3s y 3p en ev. de este elemento desconocido si se sabe la longitud de onda de la radiación emitida por un electrón que es excitado entre estos niveles es 1.65 x10 -10 mt. a) 1.2x10-15 b)8x 103 c)1x104 d) 2x1016 e)N.A. 9.- Cual fue el principal aporte de Bohr frente a la teoría atómica que aparecía en sus tiempos a) El cálculo de la energía total como la suma de la energía cinética y la energía potencial eléctrica. b) encontrar la relación entre las energías cinética y potencial del electrón en el átomo. c) Cuantizar la energía dentro del átomo d) Explicar el hecho de que el electrón no se derrumbe hacia el núcleo mediante el cálculo de la fuerza de atracción entre el núcleo y el electrón. e) N.A. 10.- Analizar si es Verdadero o Falso * Bohr propuso que la energía radiante dentro del átomo consistía de una sola frecuencia * El modelo planetario del átomo fue descartado en su totalidad por Bohr * El diagrama de niveles de energía puede obtenerse a partir de datos espectroscópicos * La frecuencia a la que gira el electrón es igual a la velocidad angular a)VVVV b)VVFF c)VFFF d)FVVV e)VFVF f)FVFF g)N.A. 11.- Analizar si es Verdadero o Falso * La carga efectiva del Flúor es mayor que la del Carbono debido a que el Flúor tiene más electrones en la capa de valencia. * La carga efectiva es la carga positiva que actúa sobre un electrón externo de un átomo * Para estimar la carga efectiva del Litio sólo se considera el efecto pantalla de dos electrones. a)VVV b)VVF c)VFF d)FFF e)FFV f)FVV g)N.A. 12.- ¿Qué tipo de radiación electromagnética tiene la mayor longitud de onda? (a) infrarrojo (b) microondas (e) ondas de radio (d) luz ultravioleta (e) rayos X 4-Dra.Lupe Pizan.2014-I

13.- ¿Cuál es la razón por la que el Principio de Incertidumbre contradice a la teoría de Bohr? I) Determina las órbitas. II) Se aplica al átomo de hidrógeno. III) Se basa en conceptos de Mecánica Clásica. IV) Falla al aplicarla a átomos poli electrónicos. A) FFVF B) FFVV C) VVVV D) FFVF E) FVVV F) N.A. 14.- Si en el átomo de hidrógeno, los únicos niveles electrónicos posibles fueran, n =1,2,3,4, ¿cuál sería el número máximo de líneas que podrían apreciarse en un espectro? a)6 b)5 c)4 d)3 e) N.A 15.-Teniendo el diagrama indique la proposición incorrecta:

16.- Basándose en el siguiente diagrama: Identifique la proposición incorrecta:

17.- En el siguiente gráfico las curvas corresponden a:

1.- Considere los metales litio, berilio y mercurio, cuyas funciones trabajo son 2,3 eV, 3,9 eV, 4,5 eV, respectivamente. Si en cada uno de estos metales incide luz con una longitud de onda igual a 300nm. Determine ¿Cuál de ellos presenta efecto fotoeléctrico? a) Sólo el Berilio b) Solo el Litio c) Solo el Mercurio d) Mercurio y Litio e) Litio y Berilio 2.- ¿Cuál es el mínimo potencial de aceleración capaz de excitar un electrón para sacar un átomo de Hidrógeno de su estado fundamental? a) 13,6 ev b) -13.6 ev c) 3,4 ev d) -3,4 ev e) 10,2 ev f) -10,2 ev g) N.A. 3.- Con respecto a la ecuación de Schrodinger Indique V o F según corresponda: I) En el modelo mecano cuántico, los números cuánticos n, l y m,s surgen como una necesidad matemática para dar valores válidos, definidos y continuos a las funciones de onda. II) Las soluciones (función de onda ψ )se conocieron inicialmente con el nombre de orbitales atómicos, pero sólo tenían significado matemático. 5-Dra.Lupe Pizan.2014-I

III) La función ψ 2, proporcionó la función radial. En el caso del átomo de hidrógeno según los valores de n, l,m, su proyección toma la forma de una esfera. a)VFV b) FVV c) FVF d) FFV e)VVF f)FVV g) VFF h)N.A. 4.- Las partículas  son núcleos de Helio, de masa cuatro veces la del protón. Consideremos una partícula  y un protón que poseen la misma energía cinética, moviéndose ambos a velocidades mucho más pequeñas que la luz. ¿Qué relación existe entre las longitudes de onda de De Broglie correspondientes a las dos partículas?. a) p =  b)  =2 p c) p =4  d) p =1/2  e)N.A. 5.- Con respecto al Efecto fotoeléctrico indique V o F según corresponda: I) La corriente generada aumenta con el brillo (intensidad) creciente de la luz incidente. II) La corriente generada, no depende del color de la luz incidente siempre que dicha luz tenga su λ mayor que λ Umbral del metal irradiado. IV) La teoría clásica decía que aun luz de “baja” energía produciría un flujo de corriente si el metal era irradiado tiempo suficiente. a)VFV b) FFV c) FVV d) VFF e) FVF f) VVV g) FFF h) N.A. 6.- Analizar si es falso verdadero I. En un metal se produce el efecto fotoeléctrico con luz de frecuencia f0. También se produce efecto fotoeléctrico con luz de frecuencia 2 f0. II. Considerando sólo una dimensión una onda estacionaria estable debe tener amplitud cero en los extremos. III. La función de onda solución de la ecuación de Shrodinger debe ser finita aunque no siempre univoca. IV: DeBroglie propuso que las ondas de los electrones dentro de un átomo son estacionarias. a)VVVV b)VVFF c)VFFF d)FFFV e)FFVF f)N.A. 7.- Basándose en el siguiente diagrama: Identifique la proposición incorrecta:

8.- Analizar si es falso verdadero I. Obtenemos la ecuación de Shrodinger al combinar la ecuación de una onda estacionaria con la ecuación de una partícula. II: La integral de ψ2dV en todo el espacio es infinito. III. El momento angular del postulado de Bohr se deduce suponiendo una órbita circular estacionaria para el electrón. IV. Algunos orbitales “s” podrían ser no direccionales. a)VVVV b)VVFF c)VFFF d)FFFV e)VFVF f)FFVF g)N.A. 9.-Analizar las afirmaciones respecto a la siguiente figura y responder si es falso verdadero: I. Representa el grafico de la función de onda “3S” vs la distancia del electrón al núcleo. II. Representa el grafico de la función de onda cuadrado “3S” vs la distancia del electrón al núcleo. III. Representa el grafico de la función de onda “2S” vs la distancia del electrón al núcleo. IV:Representa el grafico de la función de onda cuadrado “2S” vs la distancia del electrón al núcleo. a)VVVV b)VVFF c)VFFF d)FFFV e)VFVF f)FFVF g)N.A. 6-Dra.Lupe Pizan.2014-I

10.- Cual de las siguientes radiaciones sería la más adecuada para producir fenómenos de difracción sobre un metal si las distancias interatómicas están alrededor de 2-4x 10-10 mt.: a) Electrones acelerados a una Ecinetica de 1.00 e.v. (melectrón=9.1 x10-31 kg) b) Neutrones acelerados a una Ecinetica de 0.02 e.v. (mneutrón=1.67 x10-27 kg) c) Electrones acelerados hasta uma velocidade de 3.0 x 10 7 m/s d) Electrones acelerados a una Ecinetica de 10 Ke.v. (melectrón=9.1 x10-31 kg) 11.- Indicar la preposición incorrecta para átomos multielectrónicos? a) La carga nuclear efectiva Zef es depende del número de electrones presentes en un átomo. b) Los electrones en un orbital p son más efectivos que los de otros orbitales en apantallar a otros electrones de la carga nuclear. c) La energía de los átomos multielectrónicos depende de los números cuánticos según Schrodinger. d) La carga efectiva permite comprender porque el potencial de ionización del Oxígeno es menor que el potencial de ionización del Nitrógeno. e) N.A. 12.-Con respecto a los siguientes enunciados indique Verdadero (V) o Falso (F). I) Los fotones de radiación UV poseen mayor energía que los fotones de radiación IR. II) La energía cinética de un electrón expulsado desde la superficie de un metal, cuando éste se irradia con fotones del rango ultravioleta, depende de la carga nuclear del átomo del metal en mención. III) La longitud de onda de un electrón en el tercer nivel del átomo de H es mayor que la longitud de onda del electrón en el quinto nivel a) VVV b) VFV c) FVV d) FFV e) VVF f) N.A. 13.- Indique Verdadero o Falso según corresponda: I) Los estudios de la radiación del cuerpo negro condujeron a la hipótesis de Planck de la cuantización de la radiación electromagnética. II) El efecto fotoeléctrico provee evidencia respecto a la naturaleza ondulatoria del fotoelectrón arrancado. III) La difracción proporciona evidencia de la naturaleza corpuscular del electrón. a) VVF b) VFF c) FFV c) VVV d) VFV e) N.A. 14.-Calcula en electrón-voltios la diferencia de energías entre las órbitas 1s y 2p del átomo de cobre, sabiendo que la longitud de onda de la radiación emitida cuándo el electrón salta entre estos niveles es  = 1,54 A. a) 8,06.10-3 eV b) 4,06.10-3 eV c) 24,06.10-3 eV d) ) 40,6.10-3 eV e) N.A. 15.- Que Tienen en común un espectro de emisión con el espectro de absorción del átomo de hidrógeno. a) En ambos hay transición electrónica b) Son iguales pero de signo opuesto c) Que ambos necesitan altas energías d) Que ambos dan espectro continuos e) Que ambos dan espectro discontinuos f) a y e g) a y d 16.- ¿Cuáles de los siguientes conjuntos de números cuánticos no son posibles? a) (1, 0, 0, - ½) b) (2, 1, 2, ½) c)(3, 1, -1, ½) d) (3, 0, 0, 1) e)(2, 1, 0, ½) 17.-Los rayos catódicos: a. Son desviados por campos magnéticos. 7-Dra.Lupe Pizan.2014-I

b. c. d. e.

Son atraídos por una placa positiva o ánodo. Se originan en el electrodo negativo o cátodo. Son flujos de electrones a alta velocidad. Si son emitidos por cátodos de diferentes materiales son iguales. a)VVVVV b)FFFVV c)FFVVF d)FVVVF e) N.A. 18.- Con relación al efecto fotoeléctrico , indique V o F. a) Existe una frecuencia umbral por debajo de la cual no se emiten electrones. b) La energía cinética máxima no depende de la intensidad de la luz. c) El valor máximo de la energía cinética depende linealmente de la frecuencia de la luz incidente. a) VVV b)FFF c) FVV d) FFV e)FVF f)N.A. 19.- Calcular la longitud de onda de De Broglie de un electrón de 15 keV. a) 9,95 .10-12 m b)7,75.10-5 m c) 11,5. 10-4 m d) 5,95 .10-12 m e) N.A. 20.- Indicar cuál de las siguientes afirmaciones es INCORRECTA: a) Experimentalmente pueden obtenerse espectros de absorción y de emisión de cualquier sustancia, con independencia de su estado físico. b) El espectro continuo de luz puede obtenerse a partir de la luz blanca. c) La energía de cualquier radiación electromagnética es siempre inversamente proporcional a su longitud de onda. d) La velocidad de las radiaciones electromagnéticas es siempre la misma, independientemente de su frecuencia y longitud de onda. e)N.A. TEORIA: PARA DESARROLLAR 1. Dewar, fue el primero en agrupar las líneas espectrales en series. De todas las series del hidrogeno que usted conoce : Lyman, Balmer, Pashen,Bracket,Pfund y Humphreys ¿Cuál de ellas tiene la mayor longitud de onda; con referencia a la primera línea de excitación. (0.5pts) 2. ¿Qué son los modelos atómicos y qué utilidad tienen? .(0.5pts) 3. Cita dos modelos atómicos que sirvan para indicar la situación energética del electrón.(0.5pts) 4. En cual o cuales de los modelos descritos en (3) se muestra la distribución de todas las partículas que forman parte de los átomos. (0.5pts) 5. Explique si hay diferencia entre órbita y orbital. (0.5pts) 6. En base a sus conocimientos de Bohr y De Broglie; muestre que el carácter de onda del electrón justifica la cuantización y el valor del momento angular del electrón. .(0.5pts) 7. Teniendo en cuenta la figura ( A ), que tipo de orbital genera la imagen proyectada en el plano , indique si existen planos nodales y justifique cómo puede el electrón estar en dos zonas separadas. .(0.5pts) 8. Teniendo en cuenta la figura (B ), a que electrones se les denomina más penetrantes, justifique.(0.5pts) 9. Teniendo en cuenta la siguiente imagen( C ),explique por qué el orbital atómico asignado al electrón 1s del hidrógeno según Schrodinger, difiere de la primitiva órbita determinada por Bohr.(0.5pts) 10. Las tablas siguientes corresponden a la variación del radio a través de un periodo Elemento Li Be C N O F R(A) 1.23 0.89 0.8 0.77 0.66 0.64 a)Explicar a qué se debe esta variación.(1pto) 11. Las tablas siguientes corresponden La variación del radio a través en el grupo Elemento Li Na K Rb Cs R(A) 1.23 1.57 2.03 2.16 2.35 a) Explicar a qué se debe esta variación.(1pto) 8-Dra.Lupe Pizan.2014-I

II PARTE : APLICACIONES DE TEORIA 1.- (3ptos)En un recipiente aislado (no hay pérdidas de energía hacia el exterior) se tiene tres iones que son : He+ , Li2+ y Be3+ que están excitados .Como resultado de la interacción energética entre ellos , se tienen cuatro líneas , tres de las cuales son: - La segunda línea de emisión de Balmer para el He+ - La primera línea de absorción de Balmer para el Be3+ y - La primera línea de absorción de Paschen para el Be3+ . Teniendo en cuenta esta información se pide: a) Plantee las ecuaciones para cada una de las líneas mencionadas. b) Determinar los niveles energéticos del electrón en el Ión Li2+. Suponiendo que se cumple: R He+ / R Be3+ = 1,037 ; R Li2+ / R Be3+ = 1, 000 2.- (3 ptos) La longitud de onda de De Broglie para un electrón excitado del hidrógeno es 1,33.10-9m. Determinar: a) Su velocidad, su energía cinética. b) El nivel en el que se encuentra y la longitud de onda de la radiación emitida cuando cae hasta el nivel 3. c) ¿A qué raya espectral correspondería? 3.- (3pts) a) Calcular la incertidumbre en la velocidad para una pelota de 2Kg. Moviéndose en un espacio de 0.5mts. Asumir que la constante de Planck es 1 Jxseg b) Calcular la incertidumbre en la posición después de transcurridos 10 segundos (asumir que la incertidumbre permanece constante). 4.- (1 pto)Una estación radiodifusora con una potencia media de salida de 4,0 x103 watts emite con una frecuencia de 1,5 x106 hertz. I)Cuál es la energía de uno de los fotones en Joules? II)¿Cuántos fotones se emiten por segundo? Datos : Constantes necesarias me- = 9,1x10 – 31 kg mp+ =1,673x10 – 27 kg Ev = 1,6x10 -19 J e- = 1,6x10 – 19 coulomb ; c = 3x108 m/s A° = 10 – 8 cm h = 6,63x10 - 34 J.s RH = 109678 cm – 1 Na= 6.023x1023

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1.- (3 pts) Se ilumina con luz de 280 nm la superficie de una aleación metálica rodeada de oxígeno. A medida que la superficie se oxida, el potencial de frenado cambia de 1.3 a 0.7 eV. Determinar qué cambios se producen en: (a) la energía cinética máxima de los electrones emitidos por la superficie; (b) la función de trabajo; (c) la frecuencia umbral; 2.-(2.5pts) Considerando sólo el hecho de que un electrón está girando alrededor de un núcleo positivo en una órbita circular , deducir la expresión de la frecuencia del electrón para un valor de radio r y número atómico Z. 3.- (1.5pts) Analice si es posible determinar con la teoría existente antes de la mecánica cuántica y relativista, el número atómico de un elemento hidrogenoide para el cual los electrones basales superan la velocidad de la luz. Si la respuesta es positiva estime el valor. 4.- Cuando se bombardea un elemento con un chorro de electrones de alta energía se emiten rayos X .Algunas veces, los electrones de bombardeo producen la eliminación de un electrón 1s de un átomo, y entonces un electrón 2s o 2p salta para llenar el hueco producido en el orbital 1s. Estos últimos procesos producen la emisión de una radiación electromagnética tal como los rayos X, y la diferencia de energía entre los orbítales considerados determina la longitud de onda de la radiación X emitida. El cobre es bombardeado con electrones de λ= 0,137 Aº , produciéndose rayos X con una energía total de 2,58x10 -10 Joule. Dicha radiación incide sobre un metal cuyo λ0 = 2,3 Aº. Considerando que la energía cinética de los electrones es entregada totalmente a los fotoelectrones que son arrancados del cobre. Calcular. a) (1 pto) El número de electrones que bombardean la placa de cobre. b) (1 ptos) La longitud de onda de los fotones de rayos X. c) (2 ptos) La longitud de onda de los electrones que salen del metal. Datos : Constantes necesarias: me- = 9,1x10 - 31 kg mp+ =1,673x10 - 27 kg eV = 1,6x10 -19 J e- = 1,6x10 - 19 coulomb c = 3x108 m/s A° = 10 - 8 cm h = 6,63x10 - 34 J.s RH = 109678 cm – 1 Watts = Joule/segundo N = kg.m/s

1.- (2,5 ptos) Un átomo hipotético tiene 3 niveles de energía: El nivel fundamental de 0 eV, 1eV, y 3 eV por encima del nivel fundamental. La probabilidad de que absorba un fotón cuando está en cualquier nivel excitado es prácticamente cero, porque permanece en estado excitado por un tiempo muy corto. a) Encuentre las frecuencias(s-1) y longitudes de onda (A°) de las líneas espectrales emitidas por este átomo. b) Determine las longitudes de onda de los fotones que puede absorber este átomo si esta inicialmente en el nivel fundamental. 2.- (2,5 ptos) Si el electrón del átomo de hidrógeno gira en la órbita n = 3, determine: a) La longitud de onda(A°) del electrón en dicho nivel. b) Su energía cinética (Joule). c) La longitud de onda(A°) del fotón capaz de producir un salto desde el nivel 3 hasta el nivel 8, sabiendo que sólo el 14% de la energía del fotón es aprovechada en dicho salto. 10-Dra.Lupe Pizan.2014-I

d) La longitud de onda(A°) del fotón capaz de producir la ionización del átomo mencionado 3.- (2,5 ptos) Una radiación monocromática que tiene una longitud de onda en el vacío de 600 nm y una potencia de 0,54 W, penetra en una célula fotoeléctrica de cátodo de cesio cuyo trabajo de extracción es de 2,0 eV. Determine : a) (1pto) El número de fotones por segundo que viajan con la radiación y La longitud de onda umbral (A°) para el cesio. b ) (1,5 ptos)La energía cinética(Joule) de los electrones emitidos y su respectiva longitud de onda(A°). 4.- (2.5pts) En un laboratorio de física de una universidad se observó que las medidas del potencial de frenado obtenidas por los estudiantes en un experimento fotoeléctrico utilizando los mismos equipos, materiales e iguales longitudes de onda de luz incidente habían disminuido en un 50% en los últimos 10 años. Descartando una falla de funcionamiento eléctrico de los equipos: a) (1pt) Estimar la variación porcentual de la energía cinética y velocidad de los electrones emitidos. b) (1.5 pts) Analizar, justificar y estimar si es factible la variación de la función trabajo del metal. Datos : h = 6,63·10-34 J.s, eV=1,602x10 –19 J me:= 9,109.10-31 Kg mp+ =1,673x10-27 kg -19 8 -1 -34 carga del electrón = 1,6.10 C c = 3.10 m s h = 6,626.10 J s 1 nm = 10-9 m , 1 A° = 108 -1 , cm , R=109737 cm 1.- ( 2.5ptos)Un haz de electrones bombardea una muestra de hidrógeno para obtener la tercera línea de la serie de Pashen. a) (1.5 ptos)Hallar la mínima energía cinética del haz de electrones y la longitud de onda asociada correspondiente para producir este salto. b) (1 pto) Si en lugar del haz mencionado se hubiese utilizado un haz de luz ¿Cuál sería su longitud de onda mínima? 2.-(3pts) Cuando un electrón salta entre dos niveles de energía consecutivos (es decir, del nivel ( n+1) al nivel (n)) en el ion de Be+3 (Z=4), se emite una radiación de cierta longitud de onda . Si esta radiación se hace incidir sobre átomos de Hidrógeno: a) a) (2 ptos)Determine que saltos en el ion Be+3 producirían la ionización del hidrógeno. b) b) (1 pto) Cuál será el valor de n por encima del cual la energía no es suficiente para producir la ionización del Hidrógeno? 3.- (3pts)Un ion bivalente positivo posee 18 electrones a) Escriba la configuración electrónica del átomo neutro e indique en que grupo y período se encuentra en la tabla periódica. (1 pto) b) ¿Cómo será su energía de ionización? (1pto) c) Dar la fórmula química del compuesto que forma con el oxígeno e indicar si este compuesto conducirá la corriente eléctrica, además ¿en qué estado de agregación se encuentra a temperatura ambiente y 1 atm de presión? (1pto). 4.-(5pts) Desde que se observó el efecto fotoeléctrico por primera vez este fenómeno causó gran controversia. Einstein presentó una teoría que explicaba este efecto, teoría que fue confirmada experimentalmente. Suponer que Ud. se encuentra en esa época posicionado como alumno investigador en un laboratorio suficientemente equipado y con todo el presupuesto disponible. Como orientaría su trabajo si le encomiendan verificar la teoría planteada por Einstein. i) Enunciar el problema que tiene que resolver.(0.5pts) ii) De que naturaleza serían las propuestas planteadas para verificar la teoría de Einstein (teóricas o experimentales). Justifique por qué.(0.5pts). 11-Dra.Lupe Pizan.2014-I

iii) Analizar cómo resolvería su problema y responder: a) cuales serían las variables involucradas? (0.5pts) b) De estas cuales son fácilmente medibles y cuáles no. Justificar. (1pto). c) Describir su propuesta mostrando el detalle de los pasos a seguir.(que variables mediría, cuales estimaría, cuales graficaría, cálculos?, etc).(1pto) d) Describir su propuesta mostrando el razonamiento de la demostración.(Si consigue probar que cosa Ud. Asume que consiguió probar su objetivo). (1pto). e) (0.5pts) como verificaría que sus resultados son efectivamente correctos y se ajustan a la realidad. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1.- (3 p)El átomo de hidrógeno tiene una energía en el primer nivel electrónico del valor de -13,60 eV. Calcular: a) La frecuencia de la radiación emitida al caer un electrón desde el segundo nivel al primero. b) La energía total desprendida por un mol de átomos de hidrógeno que experimentan la transformación indicada en el apartado anterior. c) La masa de hidrógeno atómico necesaria para descomponer 90 g. de agua, suponiendo que toda la energía desprendida en el anterior salto electrónico se transforme íntegramente en calor siendo la reacción de formación del agua: ( )

( )

()

2.- (2Pts) En un experimento de efecto fotoeléctrico se observó una disminución del 10% en las medidas del potencial de frenado, siendo que se estaban utilizando los mismos equipos, materiales e iguales longitudes de onda de luz incidente, además se descarta una falla de funcionamiento eléctrico de los equipos: a) (1pt) Estimar la variación porcentual de la energía cinética y velocidad de los electrones emitidos. b) (1pt) Analizar, justificar y estimar si es factible la variación de la función trabajo del metal. 3.-(3.5pts) Cuando se bombardea un elemento con un chorro de electrones de alta energía se emiten rayos X .Algunas veces, los electrones de bombardeo producen la eliminación de un electrón 1s de un átomo, y entonces un electrón 2s o 2p salta para llenar el hueco producido en el orbital 1s. Estos últimos procesos producen la emisión de una radiación electromagnética tal como los rayos X, y la diferencia de energía entre los orbítales considerados determina la longitud de onda de la radiación X emitida. El cobre es bombardeado con electrones de λ= 0,137 Aº , produciéndose rayos X con una energía total de 2,58x10 -10 Joule. Dicha radiación incide sobre un metal cuyo λ0 = 2,3 Aº. Considerando que la energía cinética de los electrones es entregada totalmente a los fotoelectrones que son arrancados del cobre. Calcular. a) (1 pto) El número de electrones que bombardean la placa de cobre. b) (1,0 ptos) La longitud de onda de los fotones de rayos X. c) (1,5 ptos) La longitud de onda de los electrones que salen del metal. 4.- (3,5pts) A continuación se presentan el gráficos de experimentos de laboratorio sobre efecto fotoeléctrico. Responder: a) Describir cual es el detalle de los cuidados considerados al instalar los equipos del esquema (I). b) Identificar todas las variables involucradas en el experimento, cuales son dependientes, independientes y cuales son constantes, según el experimento que generó el gráfico (II). C) Considerando el grafico (III) graficar el esquema de laboratorio que fue utilizado d) Describir el experimento para obtener las curvas presentadas en el gráfico (III). e) Considerando el grafico (IV) dibujar el esquema de laboratorio que fue utilizado. f) Describir el experimento para obtener las curvas presentadas. g) Para una de las curvas obtenidas en el grafico (IV) analizar e identificar si hubo algún cambio en las variables involucradas en el experimento, dependientes, independientes y constantes respecto al experimento del grafico (I). 12-Dra.Lupe Pizan.2014-I

GRAFICO (I)

GRAFICO (II)

GRAFICO (III)

GRAFICO (IV) 5.- (2p)Complete: a) Bohr propone unas ideas revolucionarias para el átomo de hidrógeno, y se apoya en las ……………………………………………………………………………………., de este modo formula la Teoría cuántica de la constitución del átomo. b) Las órbitas del átomo de Bohr eran ……………………………………………. c) El momento angular L del electrón, debería ser un múltiplo entero de ……………………………………………………………………………………… d) El modelo de Bohr explicaba la ……………………………………………….de la materia y las características principales del ………………………………………………………….. hidrógeno. e) El modelo de Bohr no explicaba el ………………………………………………………….. …………………………………………………………………… f) Se denomina radio de Bohr al nivel en que el electrón …………………………… …………………………………………………………………………………… g) Según Bohr los electrones solamente pueden estar en ………………………… …………………………………………………………………………………… h) La energía del electrón, es …………………………………………………….. en las órbitas más externas.

6.- (4pts) a) ¿Es posible conocer sin error simultáneamente la posición y el momento del electrón en un instante dado? ¿Porque?. Escribe el principio de incertidumbre que es una consecuencia de la dualidad onda partícula. (1 punto) c) Según el principio de incertidumbre de Heisemberg ¿Cuál será el mínimo de incertidumbre en la posición de un electrón si su momentum es igual a 1x10 -2 gr.cm/seg . (1punto) d) Sobre la tabla periódica. Comparar con un gráfico los radios covalente, iónico y metálico. Ordenar en forma creciente de acuerdo al tamaño de los siguientes cationes, aniones y átomos neutros: Ar, K+, Cl-, S2, ca2+ y Ordenar en forma decreciente Na, Si, Al, P. Cl, Mg. (1 punto) e) con respecto a la configuración electrónica, representa la distribución electrónica por regla de Hund del Fe y ca. (1 punto) 7.- ( 1 pto) Respecto a la ecuación de Schrodinger, de que estudios se basó para fundamentar su ecuación y que se determina con la solución de dicha ecuación 13-Dra.Lupe Pizan.2014-I

8.-( 1 pto) La siguiente afirmación “Para cada posible orientación, la energía del electrón será distinta” se puede decir que a) Es correcta según la corrección de Sommerfeld b) Es correcta según la interpretación del efecto Zeeman c) Es correcta según la interpretación del efecto Zeeman Anómalo d) Es compatible con la teoría de Bohr.

14-Dra.Lupe Pizan.2014-I