FICHA E1.3-P03

Energía de primera ionización y espectro de emisión del hidrógeno

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TipoSecundaria Dificultad Puntos6 pts (a·2 + b.i·2 + b.ii·1 + b.iii·1) Tiempo máx.14 min Media9 min Origen preguntaExamen oficial Verificación soluciónMarkscheme oficial De fuente real
Prerrequisitos
  • La energía de primera ionización generalmente aumenta al avanzar en un periodo por el aumento de carga nuclear sin más apantallamiento
  • El modelo de niveles de energía del hidrógeno representa las órbitas/estados permitidos del electrón alrededor del núcleo
  • Una transición electrónica hacia niveles de menor energía (n mayor a n menor) libera energía como luz; el salto hasta n=infinito representa la ionización

Los electrones se distribuyen en niveles energéticos alrededor del núcleo de un átomo. El diagrama representa los niveles energéticos posibles en un átomo de hidrógeno: n=1, n=2, n=3, n=4, n=5, n=6, n=infinito (de menor a mayor energía).

a Explique por qué la energía de primera ionización del calcio es mayor que la del potasio. [2]
b.i Todos los modelos tienen limitaciones. Sugiera dos limitaciones de este modelo de niveles energéticos de los electrones. [2]
b.ii Indique qué transición electrónica representarias con una flecha para la ionización de un átomo de hidrógeno en el estado fundamental. [1]
b.iii Indique cuál es la transición electrónica de menor energía que cae dentro del espectro visible. [1]
Pistas progresivas
Teoría básica
  • La energía de primera ionización generalmente aumenta al avanzar en un periodo por el aumento de carga nuclear sin mayor apantallamiento.
  • El modelo de niveles de energía del hidrógeno: cada línea horizontal representa un nivel de energía permitido; una transición entre niveles libera o absorbe una cantidad fija de energía como luz.
  • La serie de Balmer (transiciones que terminan en n=2) es la única que cae en el rango visible del espectro electromagnético; la ionización es la transición hasta n=infinito.
Refuerzo
Libro — Chemistry 2023 Oxford - Estructura 1.3, espectro de emisión del hidrógeno.
Cuadernillo — Examen: EXAMENES AÑOS ANTERIORES/2022/MAYO/Chemistry_paper_2__SL_Spanish.pdf, pregunta 2; mark scheme en la misma carpeta.
Vídeo — ↗ — «»
Apartado a) — El calcio tiene mayor carga nuclear/número de protones que el potasio, y ambos tienen el mismo número de niveles energéticos con un apantallamiento similar por parte de los electrones internos - el electrón exterior del calcio está más atraído, así que su primera energía de ionización es mayor.
Apartado b.i) — Dos limitaciones cualesquiera: no representa subniveles/orbitales; solo es exacto para átomos con un único electrón (como el hidrógeno); no explica por qué solo ciertos niveles energéticos están permitidos; no tiene en cuenta interacciones entre átomos/moléculas/campos externos.
Apartado b.ii) — Una flecha hacia arriba comenzando en n=1 y extendiéndose hasta n=infinito.
Apartado b.iii) — La transición entre n=3 y n=2 (la de menor energía de la serie que cae en el espectro visible).