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.

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.
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 \,h\nu\,, onde \,h é a constante de Planck e \,\nu 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:
\Delta E = E_{\text{final}} - E_{\text{inicial}} = h\nu.
  • Para absorção, \Delta E>0: 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
E_n = -\dfrac{13{,}6\\ \text{eV}}{n^2},
onde n=1,2,3,\dots. Note que E_1=-13{,}6\\ \text{eV} (estado fundamental), E_2=-3{,}4\\ \text{eV}, etc. Valores menos negativos correspondem a energias maiores.
  • Se um fóton de energia h\nu=E_2-E_1= -3{,}4 -(-13{,}6)=10{,}2\\ \text{eV} incidir e for absorvido, o elétron sobe de n=1 para n=2. 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.

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