PAU Química 2014 · Juny · Sèrie 4 · Exercici 7

7. La descomposició de l’ozó a l’estratosfera s’esdevé mitjançant una cadena de reaccions. La primera consisteix en el trencament d’una molècula d’oxigen en dos àtoms d’oxigen: O2(g) → 2 O(g)    ∆H° = 495 kJ mol–1 a) Calculeu l’energia de la radiació electromagnètica capaç de produir aquesta reacció. Expliqueu raonadament si la radiació infraroja podria provocar el trencament de la molècula d’oxigen. Espectre electromagnètic Freqüència (Hz) 3 × 1019 3 × 1016 4 × 1014 3 × 1011 3 × 108 radiació radiació ones de Radiació raigs g raigs X microones UV-vis. infraroja ràdio [1 punt] b) Definiu el terme orbital atòmic segons el model ondulatori de l’àtom. Escriviu la con­ figuració electrònica en estat fonamental de l’àtom d’oxigen i indiqueu els nombres quàntics de l’electró més intern d’aquest àtom. [1 punt] Dades:  Nombre atòmic (Z): Z(O) = 8 Nombre d’Avogadro: NA = 6,02 × 1023 Constant de Planck: h = 6,63 × 10–34 J s

O2  2 O H = 495 kJ·mol-1 a) Reacció: Per calcular l’energia de la radiació electromagnètica: cal passar l’entalpia molar d’aquesta reacció a entalpia per molècula. Es pot expressar-ho en J ó en kJ: (495 kJ / mol) x (1000 J / kJ) x (1 mol / 6,02 · 1023 molècula) = 8,22·10-19 J / molècula Energia = 8,22·10-19 J (ó 8,22·10-22 kJ) [0,3 p] A partir de l’equació de Planck relacionarem l’energia de la radiació amb la freqüència: E = h  on  és la freqüència [0,2 p]  = E / h   = 8,22·10-19 / 6,63 · 10-34 Freqüència:  = 1,24·1015 s-1 (ó 1,24·1015 Hz) [0,2 p]  Si no posen unitats (o són errònies) es penalitzarà 0,2 p. La freqüència trobada (1,24·1015 Hz) està fora de l’interval de la radiació infraroja (entre 4·1014 i 3·1011 Hz). = 1,24·1015 = 12,4·1014  12,4·1014 > 4·1014  La radiació infraroja no podrà provocar el trencament de la molècula d’oxigen. [0,3 p] Opcionalment: la radiació que es necessita per trancar la molècula d’oxigen està dins la zona de l’UV-Vis. b) Un orbital atòmic […]