Calcule a relação carga/massa do íon
e compare-a com a do elétron. Explique como o valor da relação carga/massa do íon
poderia ser determinado por meio de um experimento de eletrólise (incluindo a aparelhagem utilizada, o procedimento experimental e as grandezas a serem medidas).
Resp.:
Resp.:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre física de partículas carregadas! A questão pede para calcular a relação carga/massa do íon
e compará-la com a do elétron. Além disso, precisamos explicar como essa relação poderia ser determinada usando um experimento de eletrólise. Para isso, vamos precisar entender conceitos de carga elétrica, massa das partículas e os princípios básicos da eletrólise.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a definição da relação carga/massa, que é dada por:
Aqui,
representa a carga elétrica e
a massa da partícula. Essa relação nos diz quanta carga elétrica cada quilograma da partícula possui.
Passo 3
Para calcular
do íon
, precisamos conhecer a carga do íon e a massa molar da prata. Sabemos que o íon
tem uma carga de
, onde
é a carga elementar, aproximadamente
C.
A massa molar da prata (Ag) é cerca de 107,8682 g/mol. Para obter a massa de uma única partícula, usamos a constante de Avogadro (
partículas/mol).
Passo 4
Vamos converter a massa molar para massa de uma única partícula:
Passo 5
Agora, sabemos que a carga do íon
é
C. Então, a relação carga/massa fica:
Passo 6
Para comparar com a relação carga/massa do elétron, que é conhecida como aproximadamente
. Observamos que a relação carga/massa do íon
é muito menor em magnitude comparada à do elétron, indicando que a carga está distribuída em uma massa maior.
Passo 7
Agora, para determinar a relação carga/massa do íon
por meio de um experimento de eletrólise, precisamos seguir alguns passos:
-
Aparelhagem: Utilizamos uma célula eletrolítica com eletrodos de prata imersos em uma solução aquosa contendo íons de prata, como nitrato de prata (
). -
Procedimento Experimental:
- Aplicamos uma corrente elétrica constante através da solução.
- Medimos a intensidade da corrente (
) e o tempo ( ) durante o qual a corrente é aplicada. - Medimos a massa de prata depositada no cátodo após a eletrólise.
-
Cálculos:
- Usamos a relação de Faraday, que relaciona a quantidade de carga elétrica passada com a quantidade de substância depositada.
- Calculamos a carga total
. - Relacionamos essa carga com a massa depositada para encontrar
.
Resposta
A relação carga/massa do íon
é
.
Exercícios relacionados
Em uma região existe uma densidade de corrente uniforme de
no sentido positivo do eixo z . Determine o valor de se a integral de linha for calculada para o percurso fechado formado por três segmentos de reta, de
para
, de
para
e de
para
,
, com
.
Pode ser mostrado que para tal sistema a força gravitacional exercida pela haste sobre um objeto localizado a uma distância
da origem é
. Usando esta relação, calcule a força exercida pela haste na bola a qualquer distância
do centro da haste.
Derive uma expressão para a energia potencial gravitacional de um sistema que consiste na Terra e um tijolo de massa
colocado no centro da Terra. Assuma que a energia potencial do sistema com o tijolo colocado no infinito é zero.
Qual dos valores de carga
, indicados abaixo, provavelmente não poderia ter sido medido por Millikan?
(a)
(b)
©
(d)
(a)
(b)
©
(d)