O que ocorre quando um elétron “salta” de um nível mais externo para um nível mais interno?
Passo 1
O enunciado pergunta o que acontece quando um elétron passa de um nível de energia mais alto (mais externo) para um nível mais baixo (mais interno) em um átomo. O conteúdo envolve o modelo atômico de Bohr (ou a mecânica quântica), segundo o qual os elétrons só podem ocupar níveis de energia quantizados.
Passo 2
No modelo de Bohr para o átomo de hidrogênio (e, de forma análoga, em átomos mais complexos), cada nível de energia
tem valor
onde
é a constante de Rydberg para o hidrogênio e
. Quanto maior
, menos negativa é a energia, isto é, o elétron está em um nível “mais externo” e com maior energia potencial.
Passo 3
Quando o elétron salta de um nível inicial
para um nível final
com
, a diferença de energia entre esses níveis é
Como
(menor valor absoluto de negativa para
e maior valor absoluto para
), segue que
. Essa energia precisa ser liberada.
Passo 4
A forma como o átomo libera
é por emissão de um fóton. A energia desse fóton satisfaz
onde
é a constante de Planck e
a frequência do fóton. Em consequência, a frequência e o comprimento de onda do fóton vêm de
sendo
a velocidade da luz no vácuo.
Passo 5
Em termos físicos, ao saltar para um nível mais interno o elétron faz o átomo perder energia interna, e essa energia é transportada pelo fóton emitido. Por isso observamos linhas espectrais de emissão em comprimentos de onda bem definidos.
Resposta
O átomo emite um fóton cuja energia
é exatamente a diferença de energia entre o nível externo e o nível interno para o qual o elétron transita.