Questão 17.

a. Qual das seguintes transições eletrônicas em um átomo de hidrogênio poderia emitir fótons de maior energia? Justifique. Não é necessário fazer nenhum cálculo.
i) n=3 para n=2
ii) n=2 para n=1
iii) n=3 para n=1
iv) n=1 para n=3
b. Descreva como o modelo de átomo proposto por Bohr explica o espectro do átomo de hidrogênio.
c. A energia de ionização de um mol de átomos de hidrogênio que estão no estado fundamental ( n=1 ) é de 1312 kJ mol^-1. O valor da energia de ionização de um mol de átomos que estão no primeiro estado excitado ( n=2 ) deve ser maior ou menor que 1312 kJ mol^-1 ? Justifique sua resposta.
d. Confirme sua resposta do item ©, calculando a energia de ionização de um mol de átomos de hidrogênio que estão no primeiro estado excitado ( n=2 ).

Passo 1

Beleza, aqui a gente tem quatro pedacinhos:
a) Descobrir qual transição em H emite fóton de maior energia, sem cálculo pesado.
b) Explicar como o modelo de Bohr gera o espectro do H.
c) Comparar a energia de ionização de átomos em n=1 (já dada: 1312 kJ/mol) com a de átomos em n=2 – maior ou menor?
d) Calcular numericamente essa energia de ionização para n=2.
Conteúdo: átomo de Bohr, níveis de energia quantizados, fórmula
En=-13,6;eVn^2 (por átomo)á
ou em mols
En=-1312;kJ/moln^2

Passo 2

Item (a): energia do fóton vem da diferença de níveis
De
e emite se ; a energia do fóton é .
Vamos olhar cada emissão:
  • 3→2: eV, eV → eV
  • 2→1: eV, eV → eV
  • 3→1: eV
    A maior queda de energia (maior ) é em 3→1. A transição 1→3 é absorção, não vale.
    Logo, a que emite fóton de maior energia é a (iii) .

Passo 3

Item (b): Modelo de Bohr e espectro do H
  1. O elétron só pode “pular” entre órbitas circulares discretas com momento angular En=-13,6;eVn^2 .
  2. Cada órbita tem energia
hnu=Enf-Eni
  1. Quando o elétron cai de para , ele emite um fóton de energia
  1. Cada linha do espectro (Balmer, Lyman etc.) corresponde a um par específico .

Passo 4

Item ©: Ionização é levar o elétron de até energia zero.
  • Para , é dada: kJ/mol.
  • Em , o elétron já está menos ligado (energia menos negativa), então precisa de menos energia para chegar a zero.
    Logo, a energia de ionização em é menor que kJ/mol.

Passo 5

Item (d): Calcular energia de ionização em E2=-1312;kJ/mol2^2=-13124=-328;kJ/mol .
Nível :
Para ionizar, a gente precisa levar de até 0, ou seja, fornecer kJ/mol.

Resposta

a) (iii)
b) Bohr explica o espectro quantizando as órbitas e usando saltos de energia eV, emitindo fótons com .
c) A energia de ionização em é menor que 1312 kJ/mol.
d) .

Exercícios relacionados