Quimica

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ESTRUCTURA ATÓMICA
DE LA MATERIA. TEORÍA CUÁNTICA

S OLUCIONES A LAS CUESTIONES DE INICIACIÓN
1. ¿Cuáles de las siguientes entidades son partículas fundamentales constituyentes del átomo?: a) electrón; b) neutrón; c) fotón; d) protón; e) ninguna de
ellas; como su propio nombre indica, el átomo es indivisible.
Son partículas constituyentes del átomo a), b) y d).
2. Escuchamos confrecuencia datos precisos de la posición y de la velocidad
que lleva un transbordador espacial en su movimiento orbital. ¿Por qué, sin
embargo, no es posible dar datos precisos de dichas magnitudes en el caso de
un electrón?
Porque el principio de indeterminación de Heisenberg establece que, en el mundo
subatómico, el del electrón, las medidas de posición y velocidad llevan asociadas,respectivamente, cierto error o incertidumbre, aumentando este para una magnitud
cuanto más se precisa el valor de la otra, lo que evita poder dar datos exactos de ambas magnitudes a la vez.
3. Al hablar de la estructura del átomo hemos oído muchas veces los términos
órbita y orbital. ¿Son sinónimos? ¿Existe alguna diferencia entre ellos?
No. La órbita es un concepto de la física clásica, y se definecomo la trayectoria que
sigue un electrón alrededor del núcleo del átomo. Por tanto, conocidas las ecuaciones del movimiento, sería posible determinar con exactitud su velocidad y su posición. Por el contrario, el concepto de orbital es una idea de la mecánica cuántica, y
surge de la imposibilidad de conocer con precisión dichas magnitudes.
4. El que una partícula, por ejemplo, el electrón, puedacomportarse como una
onda, ¿significa que no tiene masa?
No. El electrón, al igual que otras partículas, tiene una doble naturaleza: corpuscular y
ondulatoria; es decir, unas veces se comporta como onda, pero otras, como partícula.

Unidad 1. Estructura atómica de la materia. Teoría cuántica

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ESTRUCTURA ATÓMICA
DE LA MATERIA. TEORÍA CUÁNTICA

S OLUCIONES A LAS ACTIVIDADESPROPUESTAS
EN EL INTERIOR DE LA UNIDAD
1. La luz blanca está compuesta por una serie de radiaciones de diferente frecuencia. ¿Se propagan todas ellas con la misma velocidad en el vacío? ¿Y en
otro medio diferente; por ejemplo, el agua?
Todas las radiaciones electromagnéticas se propagan con la misma velocidad en el
vacío, c 3 · 108 m/s. En los medios materiales, la velocidad depende de lafrecuencia. En agua, la velocidad de la luz visible disminuye con la frecuencia: vrojo > vvioleta.
2. ¿Qué radiación tiene mayor frecuencia, la luz roja o la luz violeta? Utilizando
los datos de la figura 10, calcula cuánto valen la frecuencia máxima de la luz
violeta y la frecuencia mínima de la luz roja.
La luz roja tiene una longitud de onda más larga que la violeta; por tanto, su frecuencia esmenor. Tomando como extremos para luz roja λ 780 nm y para la violeta
λ 380 nm, será:
f (380 nm)

7,89 · 1014 s 1; f (780 nm)

3 · 108 m · s 1
780 · 10 9 nm

c
λ

3,85 · 1014 s

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3. En el proceso de fotosíntesis, la clorofila absorbe radiación de 670 nm. Determina:
a) La energía de un fotón de dicha radiación.
b) La energía de un mol de estos fotones.
c
h ; Efotón (λ
λ

a)Efotón

hf

b) Emol

6,022 · 1023

670 nm)

6,63 · 10

34

J · s 3 · 108 m · s
670 · 10 9 m

J
fotones
× 3,0 · 10−19
fotón
mol

1,8 · 105 J · mol

1

3,0 · 10

19

J

1

4. Al incidir luz ultravioleta de 9,5 · 1014 s 1 sobre una lámina metálica, se producen fotoelectrones que salen a una velocidad máxima igual a una milésima parte de la velocidad de la luz en elvacío. Calcula la frecuencia umbral del
metal.
Suponiendo que la velocidad es la máxima de los electrones emitidos, será:
vmáx

c
103

Ec(máx)

3 · 105 m/s. Por tanto, Ec(máx)
1
× 9,11 · 10
2

Como Ec(máx)

h (f

31

kg × (3 · 105 m/s)2

fo), de aquí: fo

f

Unidad 1. Estructura atómica de la materia. Teoría cuántica

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m · v2
2e
4,1 · 10

20

J

Ec(máx)
h...