PAU Química 2023 · Setembre · Sèrie 2 · Exercici 1

1. En l’enllumenat públic s’utilitzen diferents làmpades de descàrrega que contenen un gas, com ara les de vapor de sodi a alta pressió. La llum s’aconsegueix per excitació del gas mitjançant l’energia subministrada per una descàrrega elèctrica entre dos elèctrodes. Les làmpades de vapor de sodi tenen una vida limitada, ja que si la descàrrega elèctrica és molt gran, pot produir la ionització del sodi. a) Definiu el terme primera energia d’ionització d’un element i indiqueu quin signe té. Escriviu la configuració electrònica del sodi abans i després del procés d’ionització. Definiu el terme segona energia d’ionització i indiqueu quin signe té. Expliqueu rao- nadament, basant-vos en les configuracions electròniques i el model atòmic de càrre- gues elèctriques: — si el radi del sodi serà més gran o més petit que el de l’ió sodi; — si la segona energia d’ionització del sodi serà més gran o més petita que la primera energia d’ionització. [1,25 punts] b) Si l’energia d’ionització de l’estat fonamental del sodi és 495,8 kJ mol–1, calculeu la longitud d’ona de la radiació capaç d’ionitzar el sodi gasós. Calculeu també l’energia necessària per a ionitzar 10 g de sodi gasós des del seu estat fonamental. [1,25 punts] Dades: Nombre atòmic del sodi: Z(Na) = 11. Velocitat de la llum en el buit: c = 3,0 × 108 m s–1. Constant de Planck: h = 6,63 × 10–34 J s. Nombre d’Avogadro: NA = 6,02 × 1023 mol–1. Massa atòmica relativa: Na = 23,0.

Pregunta 1a Definició d’energia d’ionització L’energia d’ionització és la quantitat d’energia que cal subministrar a un àtom en estat gasós per arrencar un electró: Opcional: A(g)  A+(g) + 1 e- (Ei1, 1a energia d’ionització) > 0 En condicions normals, un àtom mai desprèn energia de forma espontània, per tant, és una magnitud amb signe positiu. [0,25 p] Configuració electrònica del sodi i de l’ió sodi - L’àtom de sodi (Na) té 11 electrons: Z (Na) = 11 1s2, 2s2, 2p6, 3s1 - L’ió sodi (Na+) té 10 electrons: Z (Na+) =10 1s2, 2s2, 2p6 0,20 p] Definició de segona energia d’ionització La segona energia d’ionització d’un element és l’energia que cal subministrar a un ió atòmic monopositiu en estat gasós per arrencar-hi un electró: Opcional: A+(g)  A2+(g) + 1 e- (Ei2, 2a energia d’ionització) > 0 En condicions normals, un ió atòmic monopositiu no desprèn mai energia de forma espontània, per tant, és una magnitud amb signe positiu. [0,25 p] Comparació entre els radis i les energies d’ionització […]