Física III
Mestrado Integrado em
Engenharia Electrónica e Telecomunicações
Ano Lectivo 2013-2014
Ficha de problemas n. 8: Números Quânticos. Distribuições Electrónicas.
Espectros Moleculares.
30-04-2014
1. Calcule o momento angular orbital para a subcamada 2p no átomo de hidrogénio.
(Resposta: 1.49 × 10−34 J.s)
2. Um electrão no átomo de hidrogénio encontra-se na camada n = 3. Determine os
valores possíveis para L e Lz .
3. Calcule a magnitude do momento angular orbital máximo para um electrão no
átomo de hidrogénio em estados com número quântico principal n = 2, 20 e 200.
Compare em cada caso com o valor nh̄ postulado no modelo de Bohr. Qual a
tendência que se verica?
4. Quantas orbitais possíveis existem para o átomo de hidrogénio:
a) no nível (ou camada) n = 3?
b) no nível (ou camada) n = 4?
5. Para silício (Z = 14), faça uma lista do número de electrões em cada uma das
subcamadas (1s, 2s, 2p, . . . ). Nota: uma camada n pode conter várias subcamadas
l, que por sua vez podem conter várias orbitais ml ; cada orbital pode conter no
máximo 2 electrões.
6. Faça uma lista dos números quanticos n, l, ml e ms para cada um dos 10 electrões
no estado fundamental de néon (Z = 10).
7. Escrever a conguração electrónica dos elementos: i) Alumínio (Z = 13) e ii)
Crómio (Z = 24).
8. Dois electrões no mesmo átomo têm n = 3 e l = 1. Liste os números quânticos
para os estados possíveis do átomo.
9. Considere um átomo com a conguração electrónica 1s2 2s2 2p1 . Quais os valores
dos momentos angulares L e S , respectivamente? (Resposta: L = h̄; S = h̄/2).
10. Considere a seguintes armações sobre a energia do átomo:
I A energia de um átomo não pode assumir qualquer valor.
II Para separar um electrão de um átomo é necessária uma energia bem maior
do que para arrancar um protão do núcleo.
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III O volume do núcleo de um átomo é aproximadamente igual à metade do
volume do átomo todo.
Quais estão correctas?
a) Apenas I
b) Apenas II
c) Apenas I e III Apenas II e III
d) I, II e III
11. A conguração electrónica do átomo de titânio (Z = 22) é
a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4s3
b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 4s2 3d4
c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4
d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2
e) nenhuma das respostas anteriores.
12. Um bloco de madeira com massa 250 g está ligado à extremidade de uma mola
(k = 110 N/m) e descreve um movimento oscilatório. Calcule a energia do estado
fundamental e a separação entre níveis de energia.
13. A frequência vibracional para a molécula HF é 1.24 × 1014 Hz. A massa do átomo
de hidrogénio é 1.67 × 10−27 kg, e do átomo de úor 3.15 × 10−27 kg.
a) Qual a constante de força para a força intermolecular de HF? (Res: mr =1,09×−27
kg, k =662 N/m.)
b) Qual o espaçamento entre os níveis vibracionais, em joule e em electrão-volt?
(Res: 8,21×−20 J; 0.513 eV)
14. A energia do estado fundamental de um oscilador harmónico é 5.60 eV. Se o oscilador transitar do estado n = 3 para n = 2 emitindo um fotão, qual o comprimento de onda do fotão?
15. Compare os níveis de energia do átomo de hidrogénio, da partícula numa caixa e
do oscilador harmónico em função do número quântico n. Quais os valores de n
para o estado fundamental e para o segundo estado excitado, para cada um dos
casos?
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