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23-11-2012 1 Sumário Das Estrelas ao átomo – Unidade temática 1 O átomo de hidrogénio e a estrutura atómica • Espectro do átomo de hidrogénio. • Quantização de energia. APSA 6 – Espectro atómico do átomo de hidrogénio. 21/11/2012 O átomo de H e a estrutura atómica Espectro do átomo de hidrogénio Porque é que o espectro do átomo de hidrogénio é descontínuo? 21/11/2012
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Sumário
Das Estrelas ao átomo – Unidade temática 1
O átomo de hidrogénio e a estrutura atómica
• Espectro do átomo de hidrogénio. • Quantização de energia. APSA 6 – Espectro atómico do átomo de hidrogénio.
21/11/2012
O átomo de H e a estrutura atómica
Espectro do átomo de hidrogénio
Porque é que o espectro do átomo de hidrogénio é descontínuo?
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Porque é que o espectro do átomo de hidrogénio é descontínuo?
Após Max Planck ter enunciado a quantificação da energia e Einstein ter interpretado o efeito fotoelétrico, Bohr forneceu uma explicação teórica para o átomo de hidrogénio.
Bohr para colmatar as falhas do modelo de Rutherford, apresentou algumas ideias, que ficaram conhecidas por postulados de Bohr:
1. O eletrão só pode ocupar certas “orbitas” com determinado raio.
2. A cada “orbita” está associado um certo valor de energia.
3. Os eletrões só podem transitar para “orbitas” permitidas por absorção ou emissão de certas quantidades de energia.
A energia do eletrão está quantizada ou quantificada.
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A energia do eletrão está quantizada ou quantificada.
Ao subir uma escada só se sobe degrau a degrau.
Não é possível subir meio degrau.
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Excitação/Desexcitação
Os átomos e as moléculas podem ser excitados por:
- corrente elétrica num filamento metálico;
- impacto de eletrões em sólidos;
- descargas elétricas em gases rarefeitos;
- reações químicas (combustões);
- absorção de radiações eletromagnéticas (visível e U.V.).
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Absorção de energia
Se o átomo receber energia suficiente para que o eletrão passe a um nível de maior
energia, o átomo passa a um estado excitado.
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Emissão de energia
O eletrão ao passar a um nível de menor energia, há emissão de energia na forma de
radiação e o átomo passa a um estado de menor energia.
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Resumindo
• Se o eletrão se encontra no nível de energia mais baixo (nível 1) diz-se que o átomo
de hidrogénio está no estado fundamental.
• Se o eletrão absorver energia e transitar para um nível energético superior diz-se que
o átomo ficou excitado.
• A energia de excitação pode ser causada por uma descarga elétrica, choques entre
partículas e por ondas eletromagnéticas.
• O estado excitado não é estável e o átomo volta ao estado fundamental, libertando
espontaneamente a energia adicional através de fotões de luz.
• O estado fundamental é o mais estável.
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Quantização da energia dos níveis
• Níveis energéticos.
• As diferenças energéticas (E) entre os
vários níveis não apresentam o mesmo
valor.
E1
E2
E3
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Quantização da energia dos níveis
• Fora do átomo o eletrão, supostamente no infinito, tem um valor zero de energia
devido a estar fora do raio de ação do núcleo.
Energia máxima do eletrão = 0 J.
• Se a energia máxima é zero (fora do raio de ação do núcleo) então todos os valores
de energia do eletrão dentro do átomo são negativos.
• Quanto mais próximo do núcleo mais baixa será a energia do eletrão.
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Quantização da energia dos níveis
• Bohr, usando argumentos baseados em interações
electroestáticas e nas leis do movimento de Newton,
estabeleceu uma relação matemática para os valores
das energias que o eletrão pode assumir em cada
nível.
Bohr (1885-1962)
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Quantização da energia dos níveis
As riscas surgem mais espaçadas à medida que os comprimentos de onda aumentam.
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Energia da radiação emitida
E Radiação emitida = E f – E i
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Séries espectrais do átomo de hidrogénio
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Séries espectrais do átomo de hidrogénio
• Série de Lyman:
Zona do Ultravioleta (transição de um nível superior para o nível n = 1).
• Série de Balmer:
Zona do Visível (transição de um nível superior para o nível n = 2).
• Série de Paschen:
Zona do Infravermelho (transição de um nível superior para o nível n = 3).
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TPC
• APSA 6 – Espectro atómico do átomo de hidrogénio (exercícios que ficarem por fazer).
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