Trabaja con lo aprendido

Evolución de los modelos atómicos

1 ¿En qué consistía la experiencia de Marsden y Geiger (colaboradores de Rutherford) sobre la dispersión de partículas alfa para láminas delgadas de metales? ¿Qué resultado fue el más sorprendente y cómo lo interpretó Rutherford?

2 En física es necesario realizar experimentos, tomar medidas de forma precisa y extraer conclusiones. Uno de los experimentos más cruciales en el devenir de la física fue el realizado por Millikan en 1909. Investiga sobre el experimento de la «gota de aceite» realizado por Robert Millikan.

3 Mapa conceptual organigrama. Indica las características de las radiaciones α, β y γ, y un tipo de protección frente a cada una de ellas. Utiliza un organizador gráfico para estructurar la información.

Radiación electromagnética. Espectros atómicos

4 En grupos, buscad información sobre fenómenos físicos que puedan ser explicados desde un punto de vista de la naturaleza corpuscular de la luz y explicadlo en un trabajo, usando alguna herramienta TIC.

5 a) ¿Qué es un espectro? b) ¿Por qué los espectros atómicos no son continuos? Justifica las respuestas.

6 a) Explica la diferencia entre un espectro de emisión y un espectro de absorción. b) Busca aplicaciones de cada uno de estos dos tipos de espectros.

7 A diferencia de otros componentes del sistema solar, como planetas y satélites, las estrellas se encuentran muy lejos del alcance de astronaves. ¿Cómo podemos determinar la composición química de una estrella? Busca información y redacta un texto para explicar algunas de las técnicas utilizadas.

Hipótesis de Planck. Modelo de Bohr

8 Si la energía de ionización del potasio gaseoso es de 418 kJ · mol–1: a) calcula la energía mínima que ha de tener un fotón para poder ionizar un átomo de potasio; b) calcula la frecuencia asociada a esta radiación e indica a qué región del espectro electromagnético pertenece; c) ¿podría ionizarse este átomo con luz de otra región espectral? ¿Cuál? Razona la respuesta.

9 El espectro de emisión del sodio presenta una línea con λ = 5 889 Å. Calcula: a) la diferencia de energía entre los dos estados entre los que se produce la transición; b) la energía que debe suministrarse a 2,21 gramos de sodio para que todos sus átomos se exciten al estado antes citado.

10 Discute la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones: a) un fotón de luz roja tiene mayor longitud de onda que un fotón de luz azul; b) un fotón de luz amarilla tiene mayor frecuencia que un fotón de luz azul; c) un fotón de luz verde tiene menor velocidad de propagación en el vacío que un fotón de luz amarilla; d) un fotón de luz naranja es más energético que un fotón de luz roja.

11 Compara los modelos atómicos de Rutherford y de Bohr. Enumera los postulados de este último.

12 Se sabe que la energía que tiene el electrón de un átomo de hidrógeno en su estado fundamental es 13,625 eV. Calcula: a) la frecuencia de la radiación necesaria para ionizar el hidrógeno; b) la longitud de onda en nm y la frecuencia de la radiación emitida cuando el electrón pasa del nivel n = 4 al nivel n = 2. Datos: h = 6,63 · 10−34 J · s , e = 1,6 · 10−19 C, c = 3 · 108 m · s –1 .

13 Un electrón de un átomo de hidrógeno salta desde el estado excitado de un nivel de energía de número cuántico principal n = 3 a otro n = 1: a) calcula la energía y la frecuencia de la radiación emitida expresadas en kJ · mol–1 y en Hz, respectivamente; b) si la energía de la transición indicada incide sobre un átomo de rubidio y se arranca un electrón que sale con una velocidad de 1 670 km · s–1, ¿cuál será la energía de ionización del rubidio?

Dato: NA = 6,023 · 1023 átomos · mol–1

14 En la naturaleza no hay hidrógeno libre, y por tanto, hay que obtenerlo de alguna manera. Hay quien propone utilizar las radiaciones solares para romper el enlace O—H de la molécula de agua. Justifica si es posible que la radiación solar rompa el enlace O—H suponiendo que la radiación que llega a la superficie terrestre tiene una frecuencia de entre 5 · 1014 y 1013 s–1. Investiga sobre el uso del hidrógeno como combustible del futuro y cómo podrá contribuir a la consecución de las metas 7.2 y 7.a de los ODS.

Datos: Eenlace O—H (105 Pa, 298K) = 463 kJ · mol–1, NA = 6,02 · 1023 mol–1, h = 6,63 · 10–34 J · s.

Dualidad onda-corpúsculo.

Efecto fotoeléctrico

15 Calcula la diferencia de potencial con que debe ser acelerado un protón que parte del reposo para que, después de atravesar dicho potencial, la longitud de onda de De Broglie asociada al protón sea 5·10−13 m.

Datos: carga protón = 1,6 · 10−19 C, masa protón = = 1,67 · 10−27 kg , h = 6,63 · 10−34 J · s