Um átomo de hidrogênio é excitado do estado com
até o estado
. Em todas as alternativas apresente os cálculos e discuta os resultados.
a) Calcule a energia que deve ser absorvida pelo átomo.
b) Calcule o comprimento de onda para todos os diferentes fótons que podem ser emitidos se o átomo voltar para o estado fundamental.
c) Calcule as energias de ionização para o estado fundamental e o excitado em
.
d) Apresente as transições usadas para calcular a letra (b) num diagrama de níveis de energia.
a) Calcule a energia que deve ser absorvida pelo átomo.
b) Calcule o comprimento de onda para todos os diferentes fótons que podem ser emitidos se o átomo voltar para o estado fundamental.
c) Calcule as energias de ionização para o estado fundamental e o excitado em
d) Apresente as transições usadas para calcular a letra (b) num diagrama de níveis de energia.
Passo 1
Então, a gente tem um átomo de hidrogênio que foi excitado do estado principal, que é quando o nível quântico
, para um nível mais alto,
. Isso está relacionado com a física quântica, especificamente com os níveis de energia dos elétrons nos átomos. Para resolver as partes (a) a (d) desse exercício, a gente vai precisar usar a fórmula dos níveis de energia do átomo de hidrogênio e entender como os elétrons podem absorver ou emitir energia ao mudar de nível.
Passo 2
Parte a) Calcular a energia que deve ser absorvida pelo átomo para passar de
para
.
Primeiro, precisamos da fórmula que dá a energia de um nível eletrônico no átomo de hidrogênio:
Aqui,
é a energia do nível
, e 13,6 eV é a energia do nível fundamental (
).
Agora, calculamos a energia nos estados
e
:
Para
:
Para
:
A energia absorvida é a diferença entre
e
:
Passo 3
Resposta
a) A energia que deve ser absorvida pelo átomo para passar de
para
é de aproximadamente
.