PAU Química 2022 · Setembre · Sèrie 3 · Exercici 5

5. Un assaig a la flama és un procediment usat en química per a detectar la presència de certs ions metàŀlics, basat en l’espectre d’emissió característic de cada element. En la taula següent es relacionen diferents elements metàŀlics i s’especifica el color de la llum que emeten quan són excitats amb la flama d’un fogonet de gas: Color de la flama d’alguns elements i longitud d’ona de l’espectre electromagnètic associada Element Li Ca Na Cu K Color de la flama vermell taronja groc verd violat Longitud d’ona (nm) 740-625 625-590 590-565 565-520 430-380 a) Sabem que la llum emesa per un element correspon a una transició electrònica de 3,79 × 10–19 J. Es tracta d’algun dels elements de la taula? Justifiqueu la resposta. De totes les emissions possibles de la taula en la regió del visible, quina té més energia? Justifiqueu la resposta. [1,25 punts] b) Definiu el terme energia d’ionització. Quin dels elements següents té una energia d’io­ nització més gran, K o Ca? La segona energia d’ionització del Ca serà més gran o més petita que la primera energia d’ionització? Justifiqueu les respostes basant-vos en les configuracions electròniques i en el model atòmic de càrregues elèctriques. [1,25 punts] Dades:  Nombres atòmics: Z(K) = 19; Z(Ca) = 20. Constant de Planck: h = 6,63 × 10–34 J s. Velocitat de la llum en el buit: c = 3,0 × 108 m s–1. 1 nm = 10–9 m.

Pregunta 5a Càlcul de λ - A partir de l’equació de Planck relacionarem l’energia de la radiació amb la longitud d’ona: E = h  i λ = c /  [0,10 punts] Si substituïm  en l’equació de Planck, obtenim: E = ℎ· 𝑐  [0,10 punts] 6,63 x 10−34 J s · 3,00 x108 m s−1 3,79 x 10–19 J = ;  6,63 x 10−34 J s · 3,00 x 108 m s−1  = = 5,248 x 10–7 m 3,79 x 10−19 J [0,40 punts]  = 5,248 x 10-7 m (1 nm / 10–9 m) = 525 nm [0,10 punts] Color de la radiació i element - La longitud d’ona de la radiació emesa es troba dins de la radicació de l’espectre electromagnètic de la zona del visible corresponent al color verd (565-520 nm) i aquest color de flama correspon al coure (Cu). [0,25 punts] Emissió d’energia més gran - La radiació d’energia més gran correspon a la radiació de l’espectre electromagnètic de menor longitud d’ona de la taula. Aquesta radiació és la que té una freqüència més gran i, per tant, una energia també més gran. [0,20 punts] ℎ· 𝑐  i  = c / , E = Si: λ↓   ↑  E ↑ La radiació d’ener […]