Interações Atômicas e Moleculares
Lista 1
Espectros e modelos atômicos

1. Questões

Descreva a experiência de Franck-Hertz e discuta seus resultados. O que foi observado nesta experiência corrobora com qual dos modelos atômicos?

Passo 1

Beleza, aqui a gente precisa descrever a tal experiência de Franck‐Hertz, discutir o que rolou de resultado e dizer qual modelo atômico ficou mais “de boas” com esses resultados. O conteúdo é de espectros e modelos atômicos – em especial quantização de níveis de energia e como isso aparece nos experimentos.

Passo 2

Antes de qualquer coisa, vamos ver o “setup” do Franck‐Hertz:
  • Você tem um bulbo com vapor de mercúrio (Hg).
  • Dentro dele, um filamento que esquenta e solta elétrons (catodo).
  • Esses elétrons são acelerados por um campo elétrico até uma grade coletora.
  • Quando eles atravessam o vapor, podem colidir nos átomos de Hg e perder energia.
  • Medimos a corrente de elétrons que chega ao coletor em função da tensão de aceleração .

Passo 3

O que o experimento mostra?
  • Se a tensão está baixa demais, os elétrons não têm energia suficiente pra excitar nenhum átomo, então a corrente cresce conforme aumenta .
  • Chega uma certa tensão (perto de 4,9 V), os elétrons começam a colidir “inelasticamente” com o Hg, transferindo exatamente 4,9 eV pros átomos. Aí a corrente cai de repente.
  • Se você continuar subindo , a corrente volta a subir até próximo de 9,8 V, e aí de novo cai, e assim por diante. Ou seja, você vê picos e vales com distância de cerca de 4,9 V entre eles.

Passo 4

Por que isso rola? A teoria é simples e vem direto do modelo de níveis de energia quantizados:
  • No átomo de mercúrio, existe um nível excitado que fica a 4,9 eV acima do estado fundamental.
  • Quando o elétron colide e tem pelo menos essa energia, ele “pulsa” o elétron interno do Hg pra esse nível. A energia mínima transferida é
De
  • Se o elétron não atinge esses 4,9 eV, ele só faz colisões elásticas e a corrente segue crescendo.

Passo 5

O que isso confirma? Que a energia nos átomos vem em “pacotinhos” bem definidos, e que existem níveis fixos. Isso casa exatamente com o modelo de Bohr, que previa transições quantizadas e emitia ou absorvia fótons com energia .

Resposta

A experiência de Franck‐Hertz confirma o modelo atômico de Bohr, mostrando de forma clara a quantização dos níveis de energia nos átomos.

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