LABERINTOS DE DISCIPLINAS DEL PENTATLÓN OLÍMPICO MODERNO. Por JAVIER SOLIS NO...
Ejercicios sobre sistemas cuantizados
1.
1. Calcula la energía de un fotón de luz verde cuya longitud de onda es
de 525 nm.
Solución
λ = 525 nm = = 5.25 x 10-‐7 m
2. El doble enlace C=O de cierta proteína vibra cuando se le hace
interaccionar con un rayo de luz IR cuyo número de onda 𝜈 es de 1600
cm-‐1. Determina la frecuencia de ese rayo de luz.
Solución
c = λν , y como 𝜈 =
!
!
, entonces 𝜈 = 𝑐𝜈 .
Así pues, 𝜈 = 1600 cm-‐1 = 1.6 × 10!
m-‐1.
𝜈 = 3 × 10! !
!
1.6 × 10!
m!!
= 1.6 × 10!"
s!!
3. Calcula la longitud de onda en nanómetros que se necesita para generar radicales
hidroxilo a partir de moléculas de metanol, CH3-‐OH, si la unión C-‐O posee una energía
enlace de 360 kJ/mol.
2. Solución
Primero
calcula
la
energía
de
uno
sólo
de
esos
enlaces
(cada
fotón
rompe
uno
de
esos
enlaces
a
la
vez):
!"#
!"
!"#
!.!"" × !"!" !"#$%!&
!"#
=
5.98 × 10!!! kJ
enlace
=
5.98 × 10!!" J
enlace
Despejando
la
longitud
de
onda
λ de
la
ecuación
Efotón
=
hc/λ,
llegamos
al
resultado:
𝜆 =
!.!" × !"!!" !∙! × ! × !"!! !
!
!.!" × !"!!" !
=
3.33 × 10!!
m
=
333
nm
4. El siguiente es el espectro de IR de la acetona.
Determina en base a él el coeficiente de absortividad (antiguamente denominado de
“extinción”) molar ε del grupo carbonilo de esta sustancia. Suponte la acetona se
introdujo al espectrómetro de FTIR dentro de una celda con espesor de 1 cm en una
solución al 30 % en volumen en cloroformo. La densidad de la acetona es de 0.791
g/mL y su peso molar es de 58 g/mol.
Solución
Necesitaremos A = εbM.
3. La absorción originada por el grupo carbonilo de la acetona es la banda que se
reconoce en el espectro a 𝜈 = 1713.09 cm-‐1. Según el espectro, le corresponde una
transmitancia T del 3.5 %. La absorbancia A corresponde entonces con:
A = log
!
!
= log
!
!.!"#
= 1.456
La molaridad puede calcularse como sigue: como se menciona que la muestra
en acetona se encontraba diluida al 30 % en volumen, podemos asumir que en 10
mL de la mezcla hay 3 mL de acetona. Como la densidad de la acetona es de
0.791 g/mL y su peso molar es de 58 g/mol, realizando los cálculos correspondientes,
se puede determinar que 3 mL de acetona = 2.373 g de acetona = 4.091 x 10-‐2 moles
de acetona.
Con este dato y dado que tomamos como base 10 mL ( = 0.01 L ) de la solución,
la M (molaridad) de la solución de acetona = 4.091 x 10-‐2 moles de acetona/0.01 L de
la solución = 4.091 x 10-‐1 moles/L. Con este dato, el último que nos faltaba, estamos
en condiciones de resolver el ejercicio:
𝜀 =
!
!!
=
!.!"#
(! !") !.!"# × !"!! !"#$%
!
= 3.56