2.3. Espetro do átomo de hidrogénio

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénio

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

A introdução de níveis de energia para os eletrões pelo modelo atómico de Bohr permitia explicar as riscas observáveis nos espetros atómicos de absorção ou emissão de qualquer elemento, ao associar essas riscas à energia envolvida nas transições do eletrão entre níveis.

2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

A introdução de níveis de energia para os eletrões pelo modelo atómico de Bohr permitia explicar as riscas observáveis nos espetros atómicos de absorção ou emissão de qualquer elemento, ao associar essas riscas à energia envolvida nas transições do eletrão entre níveis.

2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

Bohr comprovou que, para o hidrogénio, a energia de um qualquer nível de energia, n, pode ser determinada a partir da equação:

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n = 1

n = 2n = 3

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n = 1

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n = 2

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n = 1

Transição eletrónica do nível 1 para o nível 2

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

n = 1

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

n = 2

∆E = E2 – E1 ∆E = – 5,45 10–19 – (– 2,18 10–18) ∆E = + 1,64 10–18 J

n = 1

Série de Lyman

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

n = 2

n = 1

∆E = E2 – E1 ∆E = – 5,45 10–19 – (– 2,18 10–18) ∆E = + 1,64 10–18 J

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

n = 2

∆E = E2 – E1 ∆E = – 5,45 10–19 – (– 2,18 10–18) ∆E = + 1,64 10–18 J

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n =

n = 2

n = 1

n = 3

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

n =

n = 2

n = 1

n = 3

X

Caso o espetro seja de absorção, a transição eletrónica do estado fundamental (n = 1) para o primeiro estado excitado (n = 2) obedecerá aos seguintes princípios:

(1) Se a energia de cada quantum incidente sobre o hidrogénio não for suficiente (∆E < E2 – E1 ∆E < 1,64 10–18 J) não haverá transição eletrónica, a energia não é absorvida pelo eletrão e nenhuma risca negra surgirá no espetro de absorção. (1)

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

n =

n = 2

n = 1

n = 3

X

Caso o espetro seja de absorção, a transição eletrónica do estado fundamental (n = 1) para o primeiro estado excitado (n = 2) obedecerá aos seguintes princípios:

(2) Se a energia de cada quantum incidente sobre o hidrogénio for exatamente igual a 1,64 10–18 J, o eletrão transita do nível 1 para o nível 2, o átomo ficará excitado e uma risca negra surgirá no espetro de absorção.

Da mesma forma, sempre que energia de cada quantum incidente sobre o hidrogénio for exatamente igual à diferença energética entre níveis, como, por exemplo, 3,03 10–19 J (n = 2 para n = 3) ou 1,94 10–18 J (n = 1 para n = 3), uma risca negra surgirá no espetro de absorção.

(1) (2)

(2)

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

n =

n = 2

n = 1

n = 3

X

Caso o espetro seja de absorção, a transição eletrónica do estado fundamental (n = 1) para o primeiro estado excitado (n = 2) obedecerá aos seguintes princípios:

(3) Se a energia de cada quantum incidente sobre o hidrogénio for igual à energia do estado fundamental (2,18 10–18 J), o eletrão é extraído do átomo. Nesta situação o átomo fica ionizado (transforma-se no catião H+).

(1) (2)

(2)

(3)

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

Caso o espetro seja de absorção, a transição eletrónica do estado fundamental (n = 1) para o primeiro estado excitado (n = 2) obedecerá aos seguintes princípios:

(4) Se a energia fornecida ao átomo de H for superior ao valor da energia de ionização (energia de remoção do eletrão do nível n = 1 para fora do átomo), o átomo transforma-se em ião e o eletrão fica com energia cinética (Ec).

n =

n = 2

n = 1

n = 3

(1) (2)

(2)

(3) (4)

Ec

X

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

n = 2

Transição eletrónica do nível 2 para o nível 1

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

n = 2

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

n = 2

n = 1

Série de Lyman

∆E = E1 – E2 ∆E = – 2,18 10–18 – (– 5,45 10–19 ) ∆E = – 1,64 10–18 J

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2.3. Espetro do átomo de hidrogénioComo aplicar o modelo de Bohr ao átomo de hidrogénio?

n = 2

n = 1

∆E = E1 – E2 ∆E = – 2,18 10–18 – (– 5,45 10–19 ) ∆E = – 1,64 10–18 J|∆E| = h = 2,5 1015 Hz

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n = 1

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Para o átomo de hidrogénio, as riscas que caracterizam o espetro de emissão correspondem a cinco séries espetrais principais, que se designam pelo nome dos cientistas que as descobriram: • Série de Lyman (transições eletrónicas de níveis superiores para n = 1;

emissão de luz UV);

• Série de Balmer (transições eletrónicas de níveis superiores para n = 2; emissão de luz visível);

• Série de Paschen (transições eletrónicas de níveis superiores para n = 3; emissão de luz IV);

• Série de Brackett (transições eletrónicas de níveis superiores para n = 4; emissão de luz IV);

• Série de Pfund (transições eletrónicas de níveis superiores para n = 5; emissão de luz IV).

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Para o átomo de hidrogénio, a energia de um qualquer nível de energia, n, pode ser determinada a partir da equação:

A energia envolvida na transição eletrónica entre níveis é determinada através da expressão:

A energia do fotão tem sempre valor positivo.

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