Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC
Centro de Ciências Tecnológicas – CCT
Departamento de Química - DQM
DISCIPLINA: Química Quântica
CURSO: Licenciatura em Química
LISTA DE EXERCÍCIOS 02 – Origens da Mecânica Quântica
1. Calcule a energia fóton e a energia por mol de fótons de uma radiação
de comprimento de onda igual a (a) 600 nm (vermelho); (b) 200 nm
(ultravioleta); (c) 150 pm (raios-X); e (d) 1,00 cm (microondas)
R.: (a)3,31.10-19 J e 19,9.104 J/mol (b)9,93.10-18J e 59,7.105 J/mol
(c)1,32.10-15 J e 7,94.108 J/mol (d)1,98.10-23 J e 11,9 J/mol
2. Calcule a velocidade que um átomo de H alcança quando é acelerado, a
partir do repouso, pela absorção de cada um dos fótons mencionados no
exercício anterior.
R.: (a)6,65.10-1 m/s (b)1,995 m/s (c)2,66 m/s (d)3,99.10-5 m/s
3. Calcule o valor do quantum de energia envolvido na excitação de (a)
uma oscilação eletrônica de período 2,50 fs; (b) uma vibração molecular
de período 2,21 fs; (c) um balancim de relógio com período de 1,0 ms.
R.: (a)2,648.10-19 J (b)2,992.10-19 J (c) 6,62.10-31 J
4. A função trabalho do césio metálico é 2,14 eV. Calcule a energia cinética
e a velocidade dos elétrons emitidos pela ação da luz com comprimento
de onda de (a) 700 nm e (b) 300 nm.
R.: (a)- (b)3,201.10-19 J e 8,383.105 m/s
5. Quando a luz de comprimento de onda igual a 165 nm atinge uma
superfície metálica, são emitidos elétrons com uma velocidade de
1,24.106 m.s-1. Calcule a velocidade dos elétrons emitidos da superfície
metálica por luz de comprimento de onda igual a 265 nm.
R.:751 km/s
6. Lâmpadas de neônio emitem radiação vermelha de comprimento de
onda igual a 736 nm. Qual é a separação entre os níveis de energia
responsáveis por essa emissão?
R.:2,70.10-19 J
7. (a) Calcule a velocidade de um elétron para que ele tenha um
comprimento de onda de 3,0 cm; (b) Calcule a velocidade de um próton
para que ele tenha o mesmo comprimento de onda.
R.: (a)0,024 m/s (b) 1,32.10-5 m/s
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8. (a) Calcule o momento linear de um fóton de comprimento de onda igual
a 350 nm. (b) A que velocidade a molécula de hidrogênio precisa se
deslocar para ter o mesmo momento linear?
R.: (a) 1,89.10-27 kg.m/s (b) 0,566 m/s
9. Calcule o comprimento de onda de de Broglie de (a) uma massa de 1,0g
deslocando-se a 1,0 cm.s-1, (b) uma massa de 1,0 g deslocando-se a
100 km.s-1; e (c) um átomo de He com velocidade de 1000 m.s -1 (uma
velocidade típica na temperatura ambiente).
R.: (a)6,626.10-19 m (b) 6,626.10-26 m (c)100pm
10. Um elétron está confinado numa região linear do espaço que tem o
comprimento da mesma ordem que o diâmetro de um átomo (cerca de
100 pm). Calcule as incertezas mínimas na posição e na velocidade.
R.:100pm e 5,8.105 m/s
11. A técnica de Difração de Elétrons emprega elétrons cujos comprimentos
de onda são comparáveis aos comprimentos de ligações químicas. Até
que velocidade um elétron precisa ser acelerado para apresentar um
comprimento de onda de 100 pm? Que diferença de potencial é
necessária para produzir essa aceleração?
R.: 7,27.106 m/s e 2,41.10-17 J