átomo de hidrogénio e estrutura atómica

Ao estudar o espectro atómico de emissão do Hidrogénio

Niels Bohr(1889-1962)

Nobel da Física em

1922

Tendo em conta os estudos de

Max Planck (1858-1947)

Nobel da Física em 1919

Teoria de Planck : A energia não é absorvida nem emitida de forma contínua mas por «pacotes» chamados quantos de energia.

Só alguns estados de energia são permitidos para o electrão no átomo – estados estacionários de energia

A descontinuidade das riscas espectrais está associada à descontinuidade da energia do electrão no átomo.

O estado estacionário de menor energia (n = 1) – estado fundamental

Estados estacionários de energia superiores ao fundamental (n > 1) –

estados excitados

E electrão = E cinética + E

potencial

O electrão só pode ocupar certas “órbitas” com determinado raio;

A cada “órbita” está associado um certo valor de energia;

As saídas dos electrões das “órbitas” só são permitidas por absorção (excitação) ou emissão (desexcitação) de certas quantidades de energia: a energia do electrão está quantizada ou quantificada.

Em que n é um número inteiro e positivo, o número quântico principal.

nEn

218 1

1018,2

Representação esquemática

em diagrama de órbitas

Diagrama de energia

Electrão absorve energia

Representação esquemática

em diagrama de órbitas

Diagrama de energia

Electrão emite energia

O espectro do átomo de hidrogénio é descontínuo e formado por radiações electromagnéticas correspondentes a radiações ultra violetas, visíveis e infravermelho, que se agrupam em séries espectrais.

Série espectral – conjunto de radiações emitidas por um átomo quando os seus electrões transitam de níveis energéticos mais elevados para o mesmo nível, com valor de energia inferior.

Série de Lyman

Série de Balmer

Série de Paschen

n = 5

n = 4

n = 3

n = 2

n = n = 6

n = 1

3,02× 10 -19J

4,07× 10 -19J

4,56× 10 -19J

4,83× 10 -19J

UV

VisívelIV

Para radiações ultravioletas

Para radiações visíveis

Para radiações infravermelhas

A quantificação de energia do átomo reflecte-se nos níveis, pois estes têm valores bem determinados.Um electrão do átomo só pode transitar de um nível de energia para outro se absorver ou emitir um fotão com valor energético igual ao valor da diferença de energia dos níveis considerados.

12 EEEE fotão

Efotão= energia do fotão.E1=energia do nível de menor valor energético.E2=energia do nível de maior valor energético.

E radiação = E remoção o átomo sofre ionização, isto é, o electrão é

removido mas não adquire velocidade no exterior do átomo

A transição limite corresponde à situação em que a :E radiação = E remoção

Esta energia de remoção é uma energia de ionização e representa-se por Ei.E electrão extraído = Ep + Ec = 0 J - Ep = 0 J, pois o electrão não está sujeito à atracção do núcleo.

- Ec = 0 J, pois a energia da radiação incidente é igual à energia de remoção e, por isso, o electrão não tem velocidade.

Eestado fundamental(n=1) = - 2,18 ×10-18 J

A energia mínima necessária para remover o electrão do átomo de hidrogénio, no estado fundamental, vale 2,18 ×10-18 J

A energia dos electrões num átomo, nos diferentes estados estacionários, é negativa.

E do electrão no átomo = - E remoção (Ei)

12 EEEE fotão

A energia do electrão no átomo é simétrica da energia de remoção correspondente.

Quando sobre um átomo incide energia sob a forma de radiação podem ocorrer três situações:

O electrão abandona o átomo, que fica ionizado.

Se a E radiação corresponde exactamente à necessária para provocar uma transição desse electrão.

Se a E radiação não corresponde à energia adequada a nenhuma transição.