Quando um átomo de hidrogênio absorve um fóton, o que acontece?
Escolha uma opção:
◯ a. O átomo agrega mais um elétron a um orbital desocupado.
◯ b. O átomo passa para um estado de mais alta energia.
◯ c. O átomos passa para um estado de menor energia.
◯ d. Dois elétrons do átomo colidem entre si.
◯ e. Não há nenhuma alteração no estado do átomo.
◯ a. O átomo agrega mais um elétron a um orbital desocupado.
◯ b. O átomo passa para um estado de mais alta energia.
◯ c. O átomos passa para um estado de menor energia.
◯ d. Dois elétrons do átomo colidem entre si.
◯ e. Não há nenhuma alteração no estado do átomo.
Passo 1
O enunciado pergunta: “Quando um átomo de hidrogênio absorve um fóton, o que acontece?”
As opções dadas são:
a. O átomo agrega mais um elétron a um orbital desocupado.
b. O átomo passa para um estado de mais alta energia.
c. O átomos passa para um estado de menor energia.
d. Dois elétrons do átomo colidem entre si.
e. Não há nenhuma alteração no estado do átomo.
As opções dadas são:
a. O átomo agrega mais um elétron a um orbital desocupado.
b. O átomo passa para um estado de mais alta energia.
c. O átomos passa para um estado de menor energia.
d. Dois elétrons do átomo colidem entre si.
e. Não há nenhuma alteração no estado do átomo.
O objetivo é escolher a alternativa correta explicando o processo de absorção de fótons por átomos de hidrogênio.
Passo 2
Primeiro, o que é um fóton e o que são “níveis de energia” num átomo (explicação curta e direta).
- Um fóton é um pacote de energia da luz. A energia de um fóton é dada por
onde é a constante de Planck e é a frequência da radiação. - Num átomo, os elétrons só podem ocupar certos valores discretos de energia chamados níveis (não podem ter qualquer valor contínuo). Isso é o que chamamos de quantização de energia.
Passo 3
Como funciona a absorção de um fóton (princípio e conservação de energia).
- Se o átomo absorve um fóton, essa energia vai para o sistema (normalmente para um elétron). Para ocorrer uma transição entre dois níveis, a energia do fóton tem que bater certinho com a diferença de energia entre os níveis. Em fórmula:
- Para absorção,
: o elétron passa de um nível de energia menor para um nível de energia maior ao captar a energia do fóton. Esse estado com energia maior chama-se estado excitado.
Passo 4
Aplicando ao átomo de hidrogênio (Bohr, números concretos para fixar).
- No modelo de Bohr para o hidrogênio, os níveis de energia são
onde
. Note que
(estado fundamental),
, etc. Valores menos negativos correspondem a energias maiores.
- Se um fóton de energia
incidir e for absorvido, o elétron sobe de para . Isso é um exemplo numérico que mostra claramente: absorção → elétron em nível mais alto → átomo em estado de maior energia.
Passo 5
Por que a alternativa correta é a opção b e por que as outras estão erradas (explicação passo a passo, sem pular etapas).
- b. “O átomo passa para um estado de mais alta energia.” — corresponde exatamente ao que descrevemos: ao absorver um fóton com energia igual à diferença entre níveis, o elétron salta para um nível com energia maior (átomo excitado). Esta é a definição de absorção.
- a. “O átomo agrega mais um elétron a um orbital desocupado.” — isso descreve captura de elétron (adição de carga) ou formação de íon negativo; não é o que ocorre quando um átomo absorve um fóton. Um fóton não cria elétrons nem adiciona elétrons ao átomo.
- c. “O átomo passa para um estado de menor energia.” — transições para estados de menor energia liberam fótons (emissão), não as absorvem. Ou seja, essa opção descreve o oposto do que acontece na absorção.
- d. “Dois elétrons do átomo colidem entre si.” — elétrons não fazem esse tipo de colisão macroscópica para absorver fótons; a interação é entre o fóton e o elétron (ou com o sistema eletrônico), não uma colisão entre elétrons.
- e. “Não há nenhuma alteração no estado do átomo.” — se o átomo realmente absorveu o fóton, houve alteração: mudança de nível energético. Se nada mudasse, o fóton não teria sido absorvido (ou teria passado direto).
Passo 6
Resumo final com linguagem prática e incentivo.
- Em resumo: absorver um fóton significa que o átomo ganha exatamente a energia do fóton e um elétron sobe para um nível mais alto: o átomo fica excitado (mais energético). Isso é o que aparece na alternativa b.
- Boa notícia: esse é um conceito que cai muito em provas — decore a ideia chave: absorção → sobe de energia; emissão → desce de energia. Você já chegou lá!
Resposta
b.