1. EJERCICIOS DEL ÁTOMO Y EL EFECTO FOTOELÉCTRICO
JUNIO 2001-2002. OPCIÓN A Problema 1
El espectro visible corresponde a radiaciones de longitud de onda comprendida entre 450 y
700 nm.
a) Calcule la energía correspondiente a la radiación visible de mayor frecuencia.
b) Razone si es o no posible conseguir la ionización del átomo de litio con dicha radiación.
DATOS: Carga del electrón = 1,6 x 10-19
C; velocidad de la luz (c) = 3,0 x 108
m·s-1
; 1 nm= 10-9
m
Constante de Planck (h) = 6,63 x 10-34
J·s; primera energía de ionización del litio = 5,40
eV.
SOLUCIÓN
a) La frecuencia y la longitud de onda son valores inversamente proporcionales, por
tanto, tendremos que calcular la energía correspondiente a la menor longitud de onda
(λ = 450 nm)
C 3,0 x 108
m·s-1
E = h · = 6,63 x 10-34
J·s · = 4,42 x 10-19
J
Λ 450 x 10-9
m
b) Será posible si esta energía es superior a la energía de la 1ª ionización (E. umbral). Esta
energía de ionización la dan en electronvoltios por tanto será necesario pasarla a Julios
para poder comparar.
5,40 eV = 5,40 x 1,6 x 10-19
C x 1 vol. = 8,64 x 10-19
J
Como 4,42 x 10-19
J < 8,64 x 10-19
J, no se puede conseguir la ionización, es decir, no se
da el efecto fotoeléctrico.
MODELO 2013-2014. OPCIÓN A Pregunta A1
Cuando una muestra de átomos del elemento Z = 19 se irradia con luz ultravioleta, se produce
la emisión de electrones, formándose iones con carga +1.
a) Escriba la configuración electrónica del átomo, indicando su grupo y periodo.
b) Razone si el segundo potencial de ionización de estos átomos será mayor o menor que
el primero.
c) Calcule l velocidad de los electrones emitidos si se utiliza radiación con λ = 200 nm,
sabiendo que el valor del primer potencial de ionización es 418,8 KJ·mol-1
DATOS: me = 9,11 x 10-31
Kg; h = 6,63 x 10-34
J·s; c = 3,0 x 108
m·s-1
; NA = 6,022 x 1023
átm · mol-1
SOLUCIÓN
a) Z = 19 (es el potasio) implica que este átomo ocupa la posición 19 en el S.P, que tiene
19 protones y que al estar en estado neutro tiene también 19 electrones, sobre los que
haremos la correspondiente distribución electrónica:
1s2
No es necesario hacer todo el diagrama, solo la parte que necesitamos
2s2
2p6
K ( Z=19): 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s1
3s2
3p6
3d10
El nº 4 indica 4º periodo
4s2
4p6
4d10
4f14
s1
indica que es un alcalino

2. b)
19p+
19 p+
19 p+
K K+
K2+
En el K+
se adquiere estabilidad de gas noble, pero si ahora queremos que se pierda otro
electrón será necesario aportar mucha más energía ya que ahora los electrones de la última
capa están más cerca del núcleo ya que se ha bajado de nivel (se ha pasado del nivel 4 al nivel
3), por tanto la atracción electrostática que el núcleo ejerce hacia cada electrón es ahora
mucho mayor por ello costará mucho más arrancar el segundo electrón, por tanto la energía
será mucho mayor, por otro lado el ion K2+
no tiene ningún tipo de estabilidad.
c) La E0 es el valor de la energía de ionización y como está dada en KJ/mol electrones, se
tendrá que calcular en J/electrón. Por otro lado calcularemos la energía
correspondiente a la λ = 200 nm
E0 = 418,8 · 103
J/6,022 · 1023
= 6,95 · 10-19
J;
c 3 · 108
m·s-1
E = h · = 6,63 x 10-34
J·s · = 9,95 · 10-19
J
λ 200 · 10-9
m
Como E = E0 + Ec (e), despejamos; Ec (e) = E – E0 = = 9,95 · 10-19
- 6,95 · 10-19
= 3·10-19
J
1/2 · me · v2
= 3·10-19
. Si ahora despejamos la V, tendremos:
2 · 3 ·10-19
V = = 811552,16 m·s-1
me

3. JUNIO 2001-2002 Cuestión 3.-
Las energías de ionización sucesivas para el berilio (Z=4), dadas en eV, son: E1= 9,3; E2=18,2;
E3= 154,3; …..
a) Defina “primera energía de ionización” y represente el proceso mediante la ecuación
química correspondiente.
b) Justifique el valor tan alto de la tercera energía de ionización.
SOLUCIÓN
a) La energía de ionización es la energía que hay que dar a un átomo neutro en estado
gaseoso para convertirlo en un monocatión en estado gaseoso, es decir, es la energía
que hay que dar a un átomo gaseoso para que suelte un electrón.
Be (g) + E.I Be+
(g) + e-
b) Si hacemos la distribución electrónica mediante el diagrama de flechas, tenemos:
c) Be (Z=4): 1s2
2s2
; Be+
(Z=4): 1s2
2s1
; Be2+
(Z=4): 1s2
; Be3+
(Z=4): 1s1
E1 nos indica la energía que hay que dar para que pierda un electrón y pase a ser Be+
,
es un ion poco estable ya que no adquiere estabilidad de ningún gas noble. Al irse este
electrón la atracción del núcleo por el otro electrón que queda en el nivel n=2 será
mayor, por eso el valor de E2 es mayor que el valor de E1, pero por otro lado pasa a ser
un ion que adquiere estabilidad del gas noble He Si ahora queremos seguir ionizando,
la E3 tendrá que ser mucho mayor, ya que la atracción del núcleo es ahora mucho más
fuerte al haber pasado al nivel 1, es decir, se ha hecho menor la distancia del núcleo
hacia cada uno de los electrones. Por otro lado, este ion Be3+
será altamente
inestable.
EJERCICIO.-
Se hace incidir sobre un determinado metal M, una radiación electromagnética,
produciéndose un efecto fotoeléctrico, donde los electrones salen a una velocidad máxima de
8,095·105
m·s-1
. Sabiendo que la frecuencia umbral del metal es de 4,5·1014
Hz, determina la
energía de la radiación electromagnética utilizada, su frecuencia y longitud de onda.
DATOS: me = 9,11 x 10-31
Kg; h = 6,63 x 10-34
J·s.
SOLUCIÓN
Lo primero que haremos será calcular la E0:
E0 = h· Ʋ =6,63 x 10-34
J·s · 4,5·1014
s-1
=2,983·10-19
J
Ahora calcularemos la energía cinética máxima del electrón:
Ec = ½ m v2
= 1/2· 9,11 x 10-31
Kg (8,095·105
m·s-1
)2
= 2,985·10-19
J
E = E0 + Ec = 2,983 · 10-19
+ 2,985·10-19
= 5,968·10-19
J; E = h· Ʋ ⇨5,968·10-19
J = 6,63 x 10-34
J·s ·Ʋ
5,968·10-19
J 3·108
m·s-1
Ʋ = = 9,0·1014
s-1
(Hz); λ = = 3,33·10-7
m = 333 nm
6,63 x 10-34
J·s 9,0·1014
s-1

4. JUNIO 2010-2011 Pregunta 1A.-
Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando en cada caso su
respuesta:
a) La configuración electrónica 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
3d1
corresponde al estado fundamental
de un átomo.
b) La configuración electrónica 1s2
2s2
2p7
3s1
es imposible.
c) Las configuraciones electrónicas 1s2
2s2
2p6
3s1
3p1
y 1s2
2s2
2p5
2d1
3s2
corresponden a dos
estados posibles del mismo átomo.
d) La configuración electrónica 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
3d1
corresponde a un elemento
alcalinotérreo.
SOLUCIÓN
1s2
No es necesario hacer todo el diagrama, solo la parte que necesitamos
2s2
2p6
3s2
3p6
3d10
4s2
4p6
4d10
4f14
5s2
a) Cierto. Según la distribución que nos dan el elemento tiene 21 electrones, si nos
fijamos en el diagrama después de colocar los electrones en el 4s2
todavía le sobra un
electrón que por tanto se colocará en el 3d, pasando a ser 3d1
, por tanto si
corresponde al estado fundamental de un átomo.
b) Cierto. Esta configuración es imposible ya que en el orbital p como máximo pueden
existir 6 electrones y no 7.
c) Falso. Es cierta que en ambas distribuciones hay el mismo número de electrones (12),
pero la segunda distribución es imposible, ya que en el nivel 2 no hay orbitales d.
d) Falso. Si esta distribución la ordenamos por niveles tenemos: 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
3d1
4s2
, es
cierta que en la última capa (capa de valencia) hay 2 electrones en orbital s (como en
los metales alcalinotérreos) pero en la penúltima capa hay orbitales d, por tanto es un
metal de transición.
JUNIO 2010-2011 Pregunta 3A.-
Suponiendo una pila galvánica formada por un electrodo de Ag(s) sumergido en una disolución
de AgNO3 y un electrodo de Pb(s) sumergido en una disolución de Pb(NO3)2, indique:
a) La reacción que tendrá lugar en el ánodo.
b) La reacción que tendrá lugar en el cátodo.
c) La reacción global
d) El potencial de la pila.
DATOS: Eº (Ag+
/Ag)=0,80 V; Eº (Pb2+
/Pb)=-0,13 V

5. SOLUCIÓN
a) El ánodo es siempre el que tiene el valor del potencial más bajo ( Pb2+
/Pb) y siempre
será la reacción de oxidación.
Pb -2e-
Pb2+
R.O
b) El cátodo será el que tenga el potencial más alto (Ag+/Ag) y será la reacción de
reducción.
2 (Ag+
+ 1e- Ag) R.R
c) Pb + 2 Ag+ Pb2+
+ 2 Ag R.I.G
2 NO3
-
2 NO3
-
Pb + 2 AgNO3 Pb(NO3)2 + 2 Ag
d)
Eºpila = Eº cátodo – Eºánodo = 0,80 – (- 0,13) = 0,93 V
SEPTIEMBRE 2010-2011 Pregunta 3A.-
Para los elementos A, B, C y D, de números atómicos 3, 10, 20 y 35, respectivamente:
a) Escriba la configuración electrónica de cada uno de ellos.
b) Indique su situación en la tabla periódica (periodo y grupo).
c) Justifique si los siguientes números cuánticos pueden corresponder a los electrones
más externos de alguno de ellos, indicando a cuál: (2, 1, 0, +1/2); (3, 0, 1, +1/2);
(3, 2, 1, +1/2); (4, 1, 1, +1/2).
d) Justifique cuál de estos elementos tiene la menor reactividad química.
SOLUCIÓN
a)
SOLUCIÓN
1s2
A (Z=3): 1s2
2s1
2s2
2p6
B (Z=10): 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
3d10
C (Z=20): 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
4s2
4p6
4d10
4f14
D (Z=35): 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
3d10
4p5
. Esta distribución la
5s2
5p6
5d10
5f14
ordenamos
6s2
1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
3d10
4s2
4p5

6. b) A: Periodo 2, grupo de los alcalinos, ya que tiene un electrón última capa.
B: Periodo 2, grupo de los gases nobles, ya que tiene 8 electrones en la última capa.
C: Periodo 4, grupo de los alcalinotérreos, ya que tiene 2 electrones en la última capa.
D: Periodo 4, grupo de los halogenados.
c)
(2, 1, 0, +1/2). Puede corresponder a algún electrón del orbital p del elemento B.
(3, 0, 1, +1/2). Es imposible ya que si L=0, mL no puede valer 1.
(3, 2, 1, +1/2). Estos números cuánticos no corresponden a ningún electrón de la capa
última de ningún elemento de los dados, aunque son números cuánticos correctos.
(4, 1, 1, +1/2). Puede corresponder a algún electrón del orbital p del elemento D.
d) El menos reactivo es el elemento B, ya que es un gas noble y es por tanto muy estable.
Ejercicio nº 14. Pág. 25 libro
Deduce los posibles números cuánticos para un electrón que ocupe un orbital 3s, un 6f, un 1s,
un 4d y un 5p.
SOLUCIÓN
a) 3s: (3, 0, 0, +/- 1/2).
b) 6f: (6, 3, -3 a +3, +/- 1/2).
c) 1s: (1, 0, 0, +/- 1/2).
d) 4d: (4, 2, -2 a +2, +/- 1/2).
e) 5p: (5, 1, -1 a +1, +/- 1/2)-
Ejercicio nº 15. Pág. 25 libro
Razona si es posible que un electrón esté descrito por los siguientes números cuánticos. En
caso afirmativo identifica el orbital que ocupa:
a) (1, 1, 0, +1/2)
b) (2, 1, 0, 1)
c) (1, 2, 1, -1/2)
d) (1, 0, 0, 0)
SOLUCIÓN
a) Imposible, si n=1, L no puede valer 1.
b) Imposible, mS no puede valer 1.
c) Imposible, si n=1 es imposible que L valga 2.
d) Imposible, mS no puede valer 0.

7. Ejercicio nº 17. Pág. 29 libro
Deduce las configuraciones electrónicas del arsénico (Z=33), el potasio (Z=19), el neón (Z=10) y
el hafnio (Z=72).
SOLUCIÓN
1s2
a) As (Z=33): 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
3d10
4p3
. Lo ordenamos
2s2
2p6
1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
3d10
4s2
4p3
3s2
3p6
3d10
b) K (Z=19): 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s1
4s2
4p6
4d10
4f14
c) Ne (Z=10): 1s2
2s2
2p6
5s2
5p6
5d10
5f14
d)Hf (Z=72): 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
3d10
4p6
5s2
4d10
5p6
6s2
6s2
6p6
6d10
4f14
5d2
. Lo ordenamos
7s2
1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
3d10
4s2
4p6
4d10
4f14
5s2
5p6
5d2
6s2
Ejercicio nº 20. Pág. 29 libro
Razona si las siguientes configuraciones electrónicas son correctas:
a) 1s2
2s2
2p3
Z=7
b) 1s2
2s2
2p4
Z=8
SOLUCIÓN
Las dos distribuciones están mal, ya que no cumplen la regla de la máxima multiplicidad de
Hund y el principio de Pauli, respectivamente:
a) En el orbital 2p, los 3 electrones se tienen que colocar con los espines paralelos.
b) En el orbital 2p, el cuarto electrón se tendrá que colocar con el espín al contrario, ya
que dos electrones no pueden tener los 4 números cuánticos iguales.