Cuando se expone una luz de frecuencia igual a 2.11 x 1015 s^-1
sobre la superficie del metal oro, la energía cinética
de los electrones expulsados es de 5.83 x 10-19 J. ¿Cuál es el valor de la función trabajo del oro?
* Teniendo en cuenta las tendencias de la tabla periódica, ¿Cuál de estos dos elementos tendrá mayor función trabajo:
Fe o Co? Explique
Respuestas
El fenómeno fotoeléctrico parte de varios experimentos, basados en la dualidad onda partícula, la teoría de la relatividad postulada por Einstein y la ley de conservación de la energía.
El fenómeno fotoeléctrico ocurre cuando se hace incidir un haz de luz con una longitud de onda determinada sobre una superficie metálica de tal forma que los electrones de los átomos del metal son liberados en forma de energía cinética. Para que esto ocurra la intensidad lumínica debe superar la función trabajo (W₀) del metal, que no es más que la energía mínima necesaria para que en ese metal ocurra liberación de electrones.
Datos: ν = 2,11 X 10¹⁵ Ec = 5,83 X 10⁻¹⁹ J
La ecuación que describe el fenómeno fotoeléctrico, en condiciones de balance energético esta dado por:
h.ν = W₀ + Ec
Donde h = constante de Planck = 6,63 X 10⁻³⁴ J.s, ν = Frecuencia lumínica y Ec = Energía cinética de los electrones del oro. Sustituyendo los valores en la ecuación:
6,63X10⁻³⁴ . 2,11X10¹⁵ s-1 = W₀ + 5,83X10⁻¹⁹ J
Despejamos W₀:
W₀ = (6,63X10⁻³⁴.2,11X10¹⁵) – 5,83 X 10⁻¹⁹
W₀ = 1,39893 X10⁻¹⁸ - 5,83 X 10⁻¹⁹ = 8,1593 X 10⁻¹⁹ J
La función trabajo del oro es de 8,1593 X 10⁻¹⁹ Joules
La función trabajo tiene que ver con la capacidad de un elemento de ceder electrones con mayor o menor facilidad: mientras le sea más fácil liberar electrones, más bajo será su función trabajo y viceversa. Tenemos que por su posición en la tabla periódica, el Hierro (Fe) posee en su configuración electrónica mayor cantidad de electrones que puedan cederse con menor aplicación de energía, por lo que su función trabajo es menor , 4,5 eV, en comparación con el Cobalto (Co), un metal que comparte características en común con el hierro, pero es mucho más estable que este, ya que su grado de oxidación es bajo, en comparación, ycuya función trabajo es de 5 eV. Entonces, el Cobalto al tener una configuración de electrones que requieren mayor energía (más estable) para ser liberados por incidencia de la luz, tendrá una función trabajo mayor que la del hierro.