Serie-1

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DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
SERIE DE EJERCICIOS 
(Basada en reactivos de exámenes colegiados) 
Estructura Atómica 
Semestre 2023-1 
 
Experimento de Thomson 
1. Cuando un electrón atraviesa perpendicularmente un campo magnético, se ejerce 
sobre él una fuerza magnética de 910 10 𝑁 , provocando que se desvíe con un 
radio de curvatura de 7 𝑐𝑚 . Determine: 
a) La energía cinética del electrón. 
b) El potencial de aceleración. 
a) Ec = 3.185 10 𝐽 
b) 𝑉 198.7891 𝑉 
 
 
2. Un electrón pasa perpendicularmente a través de las líneas de flujo de un campo 
magnético de 140 𝜇𝑇 con una energía cinética de 1.3531 10 𝐽 . Determine el 
radio de curvatura de la desviación que provoca el campo magnético en la trayectoria 
del electrón. 
 𝑟 0.07 𝑚 
 
 
3. En un experimento de Thomson (como el del laboratorio) se desprenden electrones 
al aplicar un potencial de 210 𝑉 y se imponen en las bobinas de Helmholtz 7 𝐴 . 
Calcule la fuerza magnética que se ejerce sobre el haz de electrones. Considere el radio 
de las bobinas de Helmholtz de 15 𝑐𝑚 y el número de espiras de 130. 
a) 𝐹 7.5118 10 𝑁 
 
 
4. En un experimento como el de Thomson, se mantuvo constante la corriente y se 
determinaron los datos siguientes: 
𝐸 10 70 140 210 280 350 420 490 
𝑟 𝑚 10 11.4215 22.8431 34.2647 45.6863 57.1078 68.5294 79.9510
Empleando la información que da la totalidad de los puntos, determine la fuerza 
centrípeta que se ejerce sobre los electrones. 
 𝐹 1.2257 10 𝑁 
 
 
5. Se repite el experimento de Thomson: el radio de las bobinas es 27 𝑐𝑚 y el número 
de espiras es 234. Use la totalidad de la información y calcule el mejor valor para la 
velocidad de los rayos catódicos. 
𝑟 𝑚𝑚 66 58 53 49 44 
𝐼 𝐴 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 
 𝑣 1.4034 10 𝑚 ∙ 𝑠 
 
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Serie de Ejercicios de Química Compiló: Alfredo Velásquez Márquez 
Tema: Estructura atómica Semestre 2023-1 
 
6. En un experimento como el de Thomson, se determinaron los valores siguientes: 
Diferencia de potencial 𝑉 235 240 245 250 255 
Velocidad 𝑚 ∙ 𝑠 10 9.1208 9.2173 9.3128 9.4074 9.5010 
Utilice la información que da la totalidad de los puntos para hallar el mejor valor para la 
relación carga/masa de los electrones. 
 1.77 10 𝐶 ∙ 𝑘𝑔 
 
 
7. Un haz de electrones es acelerado por una diferencia de potencial de 110 𝑉 que, 
al cruzar perpendicularmente las líneas de un campo magnético homogéneo es 
desviado de su trayectoria recta para describir una trayectoria circular de 20 𝑐𝑚 de 
radio. 
Si se desea repetir el experimento con la finalidad de observar la misma desviación, 
pero ahora con un haz de leptones 𝜏 que poseen una masa 3 477 veces más grande 
que el electrón, pero la misma carga eléctrica, ¿qué valor de diferencia de potencial se 
tendría que aplicar entre un par de placas metálicas, entre las que pasa el haz de 
leptones 𝜏, para que éste pueda recuperar la trayectoria recta? Tome en cuenta que las 
placas están separadas entre sí por una distancia de 4.1 𝑐𝑚 . 
 𝑉 45 𝑉 
 
 
8. Al determinar experimentalmente el radio de curvatura del ion 𝐿𝑖 se obtuvo un valor 
de 0.06158 𝑚 . Con base en este dato determine el radio de curvatura del ion 𝐿𝑖 , 
asumiendo que ambos iones son acelerados por la misma diferencia de potencial y son 
desviados por la misma intensidad de campo magnético cuyas líneas de campo tienen 
una dirección perpendicular a la trayectoria de los iones. 
 𝑟 0.057 𝑚 
 
 
Experimento de Millikan 
9. En un experimento como el de Millikan, una gota de aceite se mantuvo estática al 
aplicar una diferencia de potencial de 700 𝑉 ; sin embargo, por medio de una descarga 
de rayos X, se le adicionaron 7 electrones más; tal que, ahora se requieren solo 350 𝑉 
para mantenerla estática. Determine el radio de la gota y considere los valores 
constantes siguientes: 
Distancia entre placas = 7 𝑚𝑚 
Diferencia de densidades = 855 𝑘𝑔 ∙ 𝑚 
Aceleración gravitatoria = 9.78 𝑚 ∙ 𝑠 
 𝑟 1.4739 10 𝑚 
 
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Serie de Ejercicios de Química Compiló: Alfredo Velásquez Márquez 
Tema: Estructura atómica Semestre 2023-1 
10. En su primer trabajo publicado acerca de la carga fundamental del electrón, Millikan 
utilizó gotas de agua en lugar de gotas de aceite. Los resultados de este experimento 
se dan en la tabla siguiente: 
Experimento: Carga de la gota 
de agua [C]: 
1 3.10 10 
2 3.25 10 
3 4.60 10 
4 6.09 10 
5 7.75 10 
6 9.24 10 
Determine el valor de la carga fundamental del electrón que se deduce de este 
experimento 
 𝑒 1.5535 10 𝐶 
 
 
11. En el experimento de Millikan se rastrea una gota de aceite de 4.5 10 𝑚 de 
radio, cuando la diferencia de potencial es 5 250 𝑉 y la separación entre las placas es 
6 𝑚𝑚 . Las propiedades del aire son 0.9 𝑘𝑔 ∙ 𝑚 y 1.83 10 𝑃𝑎 ∙ 𝑠 . Tome para el 
aceite 0.855 𝑔 ∙ 𝑐𝑚 y para el ambiente 77.19 𝑘𝑃𝑎 y 9.78 𝑚 ∙ 𝑠 . Si la gota viajase 
verticalmente hacia arriba, en la dirección de la fuerza eléctrica, con 180 electrones en 
exceso, ¿a qué velocidad viajaría? 
 𝑣 1.42 10 𝑚 ∙ 𝑠 
 
 
12. En un experimento como el de Millikan, se necesita aplicar un campo eléctrico de 
98 000 𝑁 ∙ 𝐶 para que una gota de aceite se quede estática. Si la fuerza de gravedad 
que se ejerce sobre la gota es de 109.9109 10 𝑁 , determine cuántos electrones 
tiene en exceso la gota. Desprecie el efecto de la fuerza de Arquímedes. 
 7 electrones 
 
 
13. En el experimento original de Millikan, una gota de aceite cayó libremente 
4 10 𝑚 en 16 𝑠 ; sin embargo, al cambiar su carga en diferentes ocasiones y 
aplicar un campo eléctrico de 2 10 𝑉 ∙ 𝑚 , la gota ascendió la misma distancia 
anterior, en los tiempos siguientes: 36.0, 17.7 y 23.0 𝑠 . Determine el valor más 
representativo de la carga fundamental del electrón que se deriva de este experimento. 
Densidad del aceite = 800 𝑘𝑔 ∙ 𝑚 
Densidad del aire = 1.2 𝑘𝑔 ∙ 𝑚 
Viscosidad del aire: 1.8 10 𝑘𝑔 ∙ 𝑠 ∙ 𝑚 
Aceleración gravitatoria = 9.78 𝑚 ∙ 𝑠 
 𝑒 1.6409 10 𝐶 
 
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Tema: Estructura atómica Semestre 2023-1 
14. Al realizar el experimento de Millikan de la gota estática, se obtuvieron los radios (r) 
de diferentes gotas de aceite, que aparecen a continuación. 
Gota 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
𝑟 𝑚 10 1.7160 1.8485 2.0688 2.1623 2.3324 2.4056 2.4758 2.6024 2.7198 
Considere los datos siguientes: 
Aceleración gravitatoria: 9.81 𝑚 ∙ 𝑠 
Diferencia de densidades: 898.8 𝑘𝑔 ∙ 𝑚 
Distancia entre las placas: 0.016 𝑚 
Diferencia de potencial: 4550 𝑉 
Calcule el valor de la carga eléctrica fundamental que se deriva de este experimento. 
 𝑒 1.6529 10 𝐶 
 
 
Teoría cuántica de Planck 
15. Una lámpara de 14 𝑊 emite fotones cuya longitud de onda es de 630 𝑛𝑚 . Calcule 
cuántos fotones emite la lámpara en 70 𝑚𝑖𝑛 . 
 1.864808𝑥10 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑒𝑠 
 
 
16. En una habitación se encienden al mismo tiempo, dos lámparas de 100 𝑊 cada 
una y al cabo de 7 𝑠 se apagan. Si una de las lámparas emite fotones de 7𝑥10 𝐻𝑧 
y la otra de 560 𝑛𝑚 , determine: 
a) El color de la luz de cada lámpara. 
b) La energía total emitida por las dos lámparas. 
c) La cantidad de fotones que emite cada lámpara. 
a) Morado, verde 
b) 1 400 𝐽 
c) 1.5091𝑥10 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑒𝑠 
 1.9733𝑥10 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑒𝑠 
 
 
17. Un haz de rayos láser tiene una longitud de onda de 700 𝑛𝑚 , y una potencia de 
100 𝑊 ∙ 𝑚 y una sección transversal de 140 𝑛𝑚 . Calcule el número de fotones 
que chocan en una superficie perpendicular al haz en 35 𝑠 . 
 1.7266 10 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑒𝑠 
 
 
18. El cesio se utiliza en los ojos eléctricos para la apertura automática de puertas. La 
cantidad de energía requerida para ionizar un átomo de cesio es de 3.89 𝑒𝑉 . Indique 
cuál de los dos tipos de luz siguientes ioniza al átomo de cesio, una de 0.583 𝑛𝑚 u 
otra de 450 𝑛𝑚 . Justifique su respuesta. 
La de menor longitud de onda 
 
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Tema:Estructura atómica Semestre 2023-1 
 
19. Sometiendo una sal a la llama de un mechero bunsen puede detectarse la presencia 
de cesio, debido a la emisión de un color característico, debido a una onda 
electromagnética de 4.318 10 𝐽 de energía. ¿De qué color es la llama del cesio? 
Azul 
 
 
Efecto fotoeléctrico 
20.Cuando una radiación UV de 1.6 10 𝑠 incide sobre un metal de sodio, se 
desprenden electrones con una energía cinética de 4.5 𝑒𝑉 . Determine: 
a) La energía de los fotones incidentes 
b) La función de trabajo del metal 
c) La frecuencia umbral 
a) 𝐸 1.06017 10 𝐽 
b) 𝑊 3.3919 10 𝐽 
c) 𝑓 5.1190 10 𝑠 
 
 
21. Al incidir una onda electromagnética sobre la superficie de un metal provoca la 
emisión de electrones con una velocidad de 14.2135 10 𝑚 ∙ 𝑠 . Determine el 
periodo de la onda electromagnética si la función de trabajo del metal es 2.1 𝑒𝑉 
 𝜏 5.2758 10 𝑠 
 
 
22. En un experimento del efecto fotoeléctrico, se determinaron los potenciales de 
frenado (𝑉) de los electrones en función de la longitud de onda (𝜆) del espectro de 
mercurio. 
𝜆 Å 𝑉 𝑉 
5 460 0.4 
4 920 0.6 
4 360 0.9 
4 050 1.2 
3 690 1.5 
3 130 2.1 
Determine: 
a) El valor experimental de la constante de Planck. 
b) La frecuencia umbral. 
 ℎ 6.7975 10 𝐽 ∙ 𝑠 
 𝑓 4.6338 10 𝐻𝑧 
 
 
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Tema: Estructura atómica Semestre 2023-1 
23. En un experimento del efecto fotoeléctrico se emite un electrón de una placa 
metálica cuyo límite de frecuencia es de 7 10 𝐻𝑧 . Si la onda electromagnética 
incidente corresponde a la séptima línea de la serie de Lyman para el átomo de 
hidrógeno, determine la velocidad a la que viajan los electrones emitidos. 
 𝑣 1.9224 10 𝑚 ∙ 𝑠 
 
 
24. En un experimento del efecto fotoeléctrico se ilumina la superficie de un metal con 
luz de diferentes frecuencias, obteniéndose los siguientes resultados: 
Frecuencia de la luz, 
𝑓 𝑠 
Energía cinética máxima, 𝐸 á 𝐽 
 8.1967 10 2.3710 10 
 7.4074 10 1.8423 10 
 6.8807 10 1.4899 10 
 6.0976 10 9.9324 10 
 5.4945 10 5.7672 10 
 5.1813 10 3.8448 10 
Calcule la constante de Planck y la energía de escape o función de trabajo. 
 ℎ 6.5882 10 𝐽 ∙ 𝑠 
 𝑊 3.0536 10 𝐽 ∙ 𝑠 
 
 
 
Teoría Atómica de Bohr, Teoría de De Broglie 
25. ¿a qué distancia del núcleo se movería el único electrón del ion 𝐴 , si su velocidad 
fuese de 262.611 10 𝑚 ∙ 𝑠 ? 
 𝑟 2.2048 10 𝑚 
 
 
26. El único electrón de un átomo hidrogenoide se encuentra en una órbita donde se 
ejerce sobre él una fuerza eléctrica de 94.2925 10 𝑁 y tiene una energía 
potencial de 17.4638 10 𝐽 . Determine de qué elemento es el átomo. 
Silicio 
 
 
27. El único electrón de un átomo hidrogenoide se encuentra en una órbita donde su 
velocidad es de 2.1877 10 𝑚 ∙ 𝑠 . Si la fuerza eléctrica que se ejerce sobre él, por 
parte del núcleo, es de 11.7865 10 𝑁 , determine: 
a) El número atómico del ion. 
b) La órbita en que se encuentra el electrón. 
a) 𝑍 7 
b) 𝑛 7 
7 
 
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Tema: Estructura atómica Semestre 2023-1 
 
28. Si el único electrón del ion 𝐴 posee una energía total de 1.9646 10 𝐽 . 
Determine: 
a) La rapidez con la que se desplaza el electrón. 
b) La frecuencia del fotón emitido cuando salta a la órbita 3. 
a) 𝑣 6.5676 10 𝑚 ∙ 𝑠 
b) 𝑓 1.3159 10 𝑠 
 
 
29. Un átomo hidrogenoide es un ion. ¿cuántos electrones perdió el átomo, si el electrón 
que le queda gira a 4.3258 10 𝑚 del núcleo, a 6.7435 10 𝑘𝑚 ∙ ℎ ? 
Pierde 5 electrones 
 
 
30. El único electrón del ion 𝑋 , se encuentra inicialmente en una órbita donde su 
velocidad es 21.88 10 𝑚 ∙ 𝑠 . Determine el valor de la órbita final 𝑛 , cuando el 
radio de ésta disminuye a una cuarta parte del radio inicial. 
 𝑛 4 
 
 
31. El ion litio 𝐿𝑖 tiene a su electrón en una cierta órbita. Cuando el electrón brinca 
hacia la órbita 2 se emite un fotón de 48.213 𝑛𝑚 . Calcule la órbita original. 
Órbita 5 
 
 
32. El único electrón del ion 𝑄 se encuentra inicialmente en una órbita donde su 
velocidad es 6.930 10 𝑚 ∙ 𝑠 . Determine la longitud de la onda emitida por el ion 
al pasar a una órbita de radio 4.456 10 𝑚 . 
 𝜆 7.269 10 𝑚 
 
 
33. El único electrón del ion 𝐴 que se encuentra inicialmente en una órbita de radio 
0.18521 𝑛𝑚 , efectúa una transición hacia la órbita 5. Determine la diferencia de 
energía entre las dos órbitas. 
 𝐸 8.37067 10 𝐽 
 
 
34. ¿cuántos protones tiene un átomo hidrogenoide, si la emisión de la primera línea 
espectral de la serie de Pfund tiene una frecuencia de 5.7957 10 𝐻𝑧 ? 
 𝑍 12 
 
 
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35. El único electrón de un átomo hidrogenoide de oxígeno se encuentra en una órbita 
cuyo perímetro 𝑃 es de 2.0364 10 𝑚 . Determine la longitud de onda asociada al 
electrón. 
 𝜆 2.9091 10 𝑚 
 
 
36. El único electrón de un átomo hidrogenoide de escandio se encuentra en una órbita 
donde su longitud de onda es de 1.1082 10 𝑚 . Determine: 
a) La energía cinética del electrón. 
b) La órbita en la que se encuentra el electrón. 
a) 𝐸 1.9722 10 𝐽 
b) Órbita 7 
 
 
 
Números cuánticos 
37. Un átomo neutro 𝑋 presenta en su electrón diferencial los números cuánticos 
𝑛 4, 𝑙 3, 𝑚 3 y 𝑠 . Determine: 
a) A qué elemento pertenece el átomo 𝑋. 
b) Cuantos electrones del átomo 𝑋 tiene 𝑛 3 y 𝑚 1. 
a) Europio 
b) 4 𝑒– 
 
 
38. El último electrón del ion 𝐴 tiene como valor de cada uno de sus números 
cuánticos a: 𝑛 4, 𝑙 1, 𝑚 1 y 𝑠 ‒ ½. 
Determine: 
a) De qué elemento se trata. 
b) El número de electrones que tienen a – 2 como el valor de alguno de sus números 
cuánticos para el ion 𝐴 . 
Tecnecio 
2 𝑒‒ con 𝑚 ‒ 2 
 
 
39. Si el último electrón del ion 𝑋 tiene como valores de sus números cuánticos 
𝑛 5, 𝑙 2, 𝑚 0 y 𝑠 ‒ ½, determine: 
a) ¿Cuál es el elemento 𝑋? 
b) ¿Cuántos electrones de 𝑋 tienen 𝑚 ‒ 1? 
a) Osmio 
b) 16 Electrones 
 
 
 
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Tema: Estructura atómica Semestre 2023-1 
40. Indique en cuántos electrones del ion 𝑃𝑡 se cumple que: 
a) 𝑛 5 
b) 𝑙 3 
c) 𝑚 ‒ 2 
d) 𝑙 0 y 𝑚 ‒ 2 
a) 12 electrones 
b) 14 electrones 
c) 7 electrones 
d) 0 electrones 
 
 
41. Para las especies siguientes: 
𝑆𝑖 𝑆 𝑃 𝑀𝑔 𝐴𝑙 
Determine: 
a) Los que son isoelectrónicos. 
b) El que tiene para su último electrón 𝑛 3, 𝑙 1, 𝑚 1 y 𝑠 ‒ 1/2 
c) El que tiene un total de tres electrones con 𝑚 1 
Justifique sus respuestas. 
a) 𝑆𝑖, 𝐴𝑙 
b) 𝑃 
c) 𝑆 
 
 
42. Escriba la configuración electrónica completa del ion 𝑆𝑏 , e indique en cuántos de 
sus electrones se cumple que: 
a) 𝑛 3 b) 𝑚 1 c) 𝑙 2 y 𝑠 d) 𝑛 4 y 𝑚 1 
𝑆𝑏 (48 𝑒–): 1𝑠 , 2𝑠 , 2𝑝 , 3𝑠 , 3𝑝 , 4𝑠 , 3𝑑 , 4𝑝 , 5𝑠 , 4𝑑 
a) 18 𝑒– 
b) 10 𝑒– 
c) 10 𝑒– 
d) 4 𝑒–