PAU Química 2018 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 2

2. Les làmpades de descàrrega contenen un gas, com ara Na(g), que s’excita mitjançant l’energia subministrada per una descàrrega elèctrica. Posteriorment, quan el gas torna al seu estat fonamental, es produeix l’emissió de llum. Els fanals de vapor de sodi, utilitzats habitualment per a la iŀluminació pública perquè són molt eficients, són un tipus de làmpades de descàrrega que emeten una llum groga brillant amb una longitud d’ona de 589 nm. a) Calculeu la freqüència i l’energia d’aquesta radiació electromagnètica. [1 punt] b) Els fanals de vapor de sodi tenen una vida limitada, ja que, en determinats moments, la descàrrega elèctrica subministrada al fanal pot produir una energia molt alta i superior a la primera energia d’ionització del sodi. Definiu el terme primera energia d’ionització d’un element i escriviu la configuració electrònica del sodi abans i després d’aquesta descàrrega d’alta energia. Expliqueu raonadament, a partir del model atò­ mic de càrregues elèctriques, si la segona energia d’ionització del sodi serà més gran o més petita que la primera energia d’ionització. [1 punt] Dades:  Nombre atòmic (Z): Z(Na) = 11. Constant de Planck: h = 6,63 × 10–34 J s. Velocitat de la llum en el buit: c = 3,00 × 108 m s–1. 1 nm = 10–9 m.

Pregunta 2.a) Tenim la longitud d’ona:  = 589 nm Freqüència de la radiació:  = c /  [0,2 p] Transformem les unitats de la longitud d’ona:  = 589 nm x (10-9 m / 1 nm) = 5,89x10-7 m  = (3,00x108) / (5,89x10-7)  = 5,09x1014 s-1 (o Hz) [0,3 p]  Si no transformen els nm a m es penalitza 0,2 p.  Si no indiquen les unitats de la freqüència (o són errònies) es penalitza 0,2 p. Energia de la radiació: E = h  [0,2 p] E = (6,63x10-34) · (5,09x1014) E = 3,37x10-19 J [0,3 p]  Cal acceptar el valor de freqüència trobada en l’apartat anterior (encara que sigui erroni).  Si no indiquen les unitats de l’energia (o són errònies) es penalitza 0,2 p.  També es pot calcular a partir de l’equació: E = h c / λ. Pregunta 2.b) Definició de primera energia d’ionització [0,4 p] La primera energia d’ionització és l’energia que cal subministrar a un element en estat gasós per arrencar un electró: Opcional: A(g)  A+(g) + 1 e- (primera energia d’ionització)  Es penalitzarà 0,1 p pel fet de no explicita […]