PAU Química 2012 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 6

6. Quan un element rep energia, els àtoms que el formen promouen un dels seus elec- trons a un orbital atòmic de més energia. Però si l’energia rebuda és l’adequada, es pot aconseguir que l’electró surti de l’atracció del nucli, de manera que l’àtom perdi un electró i es formi un ió positiu. Quan s’estudia el comportament del potassi s’observa que la primera energia d’ionització és 412kJmol–1; però quan els àtoms d’aquest ele- ment es troben en el primer estat electrònic excitat, l’energia per a ionitzar-los és només 126kJmol–1. a) Què és un orbital atòmic, segons el model ondulatori de l’àtom? Escriviu la confi- guració electrònica fonamental de l’àtom de potassi (K) i del seu ió positiu (K+). [1 punt] b) Calculeu la longitud d’ona que emet el potassi en la transició electrònica del pri- mer estat electrònic excitat a l’estat fonamental. [1 punt] DADES: Nombre atòmic (Z): Z(K)= 19 Velocitat de la llum: c= 3,00 ×108ms–1 Constant de Planck: h= 6,63 ×10–34Js Nombre d’Avogadro: NA= 6,02 ×1023mol–1

a) Un orbital atòmic, segons el model ondulatori de l’àtom, és una funció d’ona que ens descriu una regió de l’espai on hi ha una alta probabilitat de trobar un electró en un determinat estat energètic, fixats els nombres quàntics n, l i m. [0,5 p] L’àtom de potassi té nombre atòmic: Z = 19 ⇒ té 19 electrons Configuració electrònica del K: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1 [0,3 p] Quan un àtom de potassi perd un electró es transforma en l’ió de potassi amb una càrrega positiva. En el seu estat fonamental perd l’electró de menys energia (orbital 4s) Configuració electrònica del K+: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6 [0,2 p] b) Primer cal calcular la diferència d’energia entre l’estat fonamental i el primer estat electrònic excitat. Aquesta energia coincideix amb la diferència d’energia necessària entre arrancar un electró del seu estat fonamental i arrancar-lo del seu primer estat electrònic excitat: Dibuix (opcional): n = infinit (formació de l’ió positiu) 126 kJ 412 kJ n = 2 (primer estat electronic […]