PAU Química 2010 · Juny · Sèrie 4 · Exercici 7

7. Una radiació electromagnètica es pot definir mitjançant qualsevol dels paràmetres següents: energia, longitud d’ona, freqüència o nombre d’ona. a) Apliquem a una determinada molècula les radiacions electromagnètiques que s’indiquen a la taula següent. Ordeneu-les de més a menys energia i justifiqueu la resposta. [1 punt] Radiacions electromagnètiques Radiació radiació 1 radiació 2 radiació 3 2,65·10–17 J 2,70·10–7 m 5,10·1014 s–1 Valor i unitat b) Les molècules d’ozó (O3) de l’estratosfera absorbeixen certes radiacions ultra- violades i ajuden a protegir els éssers humans de patir càncer de pell. D’altra banda, les molècules de diòxid de carboni (CO2) de la troposfera absorbeixen certes radiacions infraroges emeses per la superfície de la Terra i provoquen l’escalfament de l’atmosfera per l’efecte d’hivernacle. Expliqueu quins tipus de canvis es produeixen en les molècules d’ozó i de diòxid de carboni en aquests processos d’absorció de radiació electromagnètica. [1 punt] Constant de Planck = h = 6,63·10–34 J·s. DADES: Velocitat de la llum = c = 3,0·108 m·s–1.

a) Equacions: E = hννc/ [0,2 p] Radiació 1: 2,65 · 10-17 J (energia) E = 265 · 10-19 J Radiació 2: 2,70 · 10-7 m (longitud d’ona) E = (6,63.10-34 J · s) · (3 · 108 m · s-1) / (2,70 · 10-7 m) = 7,37 · 10-19 J [0,2 p] Radiació 3: 5.10 14 s-1 (freqüència) E = (6,63.10-34 J · s) · (5,10 · 1014 s-1) = 3,38 · 10-19 J [0,2 p] Ordenació: E(radiació 1) > E(radiació 2) > E(radiació 3) [0,4 p] b) Quan la molècula de O3 absorbeix radiació ultraviolada (UV) es produeixen canvis d’energia electrònica. L’energia d’aquest tipus de radiació és capaç de provocar un salt des del nivell fonamental d’energia electrònica de la molècula a un nivell excitat. [0,5 p] Quan la molècula de CO2 absorbeix radiació infraroja (IR) es produeixen canvis d’energia vibracional. L’energia d’aquest tipus de radiació és capaç de provocar un salt des del nivell fonamental d’energia vibracional a un nivell excitat. [0,5 p]