Problema 1 · Química Selectividad Cataluña Setembre Serie 2 2023

En l'enllumenat públic s'utilitzen diferents làmpades de descàrrega que contenen un gas, com ara les de vapor de sodi a alta pressió. La llum s'aconsegueix per excitació del gas mitjançant l'energia subministrada per una descàrrega elèctrica entre dos elèctrodes. Les làmpades de vapor de sodi tenen una vida limitada, ja que si la descàrrega elèctrica és molt gran, pot produir la ionització del sodi.

a)

Definiu el terme primera energia d'ionització d'un element i indiqueu quin signe té. Escriviu la configuració electrònica del sodi abans i després del procés d'ionització. Definiu el terme segona energia d'ionització i indiqueu quin signe té. Expliqueu raonadament, basant-vos en les configuracions electròniques i el model atòmic de càrregues elèctriques:

si el radi del sodi serà més gran o més petit que el de l'ió sodi;

si la segona energia d'ionització del sodi serà més gran o més petita que la primera energia d'ionització.

[1,25 punts]

b)

Si l'energia d'ionització de l'estat fonamental del sodi és $495{,}8\text{ kJ mol}^{-1}$, calculeu la longitud d'ona de la radiació capaç d'ionitzar el sodi gasós. Calculeu també l'energia necessària per a ionitzar $10\text{ g}$ de sodi gasós des del seu estat fonamental.

[1,25 punts]

Dades:

Nombre atòmic del sodi: $Z(\text{Na}) = 11$.

Velocitat de la llum en el buit: $c = 3{,}0 \times 10^8\text{ m s}^{-1}$.

Constant de Planck: $h = 6{,}63 \times 10^{-34}\text{ J s}$.

Nombre d'Avogadro: $N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}$.

Massa atòmica relativa: $\text{Na} = 23{,}0$.