ONDAS ELETROMAGNÉTICAS ÁTOMO DE BOHR. QFL-4010 Prof. Gianluca C. Azzellini

Transcrição

1 ONDAS ELETROMAGNÉTICAS ÁTOMO DE BOHR

2 Ondas Eletromagnéticas

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4 ONDAS ELETROMAGNÉTICAS ASPECTOS GERAIS A= amplitude (m) λ= comprimento de onda (m) ν= frequência (Hz= s -1 ) c= velocidade da luz=,998x10 8 m.s -1 c= λ.ν

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8 Max Planck: Prêmio Nobel em Física 1918

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11 QUANTIZAÇÃO DA ENERGIA -Objetos ganham ou perdem energia pela absorção ou emissão de QUANTAS de energia radiante Energia proporcional a freqüência: E = h ν h = constante de Planck = 6.66 x J s

12 Albert Einstein Prêmio Nobel em Física 191 Efeito Fotoelétrico (1905)

13 Efeito Fotoelétrico Anodo (+) Cátodo (-) Corrente Freqüência da luz incidente Elétrons (é) Medidor de Corrente Luz Fótons

14 Efeito Fotoelétrico

15 hν= E o + ½ mv hν= hν o + ½ mv ½ mv = hν - hν o Einstein: luz é constituída de partículas discretas de energia hν Fótons

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17 ESPECTROS CONTÍNUOS X ESPECTROS DE LINHAS

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19 Espectro de Linhas do Hidrogênio

20 Balmer (1885) 1 ν = R( n f 1 n i )

21 Séries de Linhas do Espectro do Hidrogênio ν = 1 1 R( 1 n ) i n=, 3, 4...(Lyman) ν = R( 1 1 n ) i n = 3, 4, 5... (Balmer) ν = R( n ) i n = 4, 5, 6... (Paschen) ν = R( n ) i n = 5, 6, 7... (Brackett) ν = R( n ) i n = 6, 7, 8... (Pfund)

22 Modelo do Átomo Rutherford + Electron orbit -Qualquer órbita era possível -Carga em movimento deveria emitir energia Resultado: Colapso do átomo

23 Niels Bohr Premio Nobel em Física 19

24 Modelo do Átomo de Bohr Enfoque eletrodinâmico clássico está incorreto - Elétron pode existir apenas em estados estacionários (órbitas discretas) - Elétron é restrito à estados de energia quantizados - Momento angular do elétron corresponde a múltiplos de h/π - Emissão de luz nos átomos corresponde a mudança do elétron entre estados estacionários

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26 Aspectos da Mecânica do Modelo de Bohr mv r = Ze 4πε r 0 (i) v = Ze 4πε mr 0 (ii)

27 Momento angular m vr = nh π (iii) v = nh πmr n h 4π m v = r (iv) de (ii) Ze n h = 4πε mr 4π m r 0 r = ε n 0 πme h Z (v)

28 ε 0n h πme Z r = a 0 r = = a ε 0h πme 0 n Z (i) (ii) (iii) Raio de Bohr (ε 0 ) permissividade no vácuo = 8,8554x10-1 C.J -1.m -1 (m) massa do elétron= 9,1x10-31 kg (h) constante de Planck (h)= 6,66x10-34 J.s (e) Carga do elétron=1,60x10-19 C (Z) número atômico n= número inteiro (1,, 3...) a 0 = 5,917x10-11 m

29 Energia cinética do elétron: E = 1 mv = Ze 8πε r 0 (vi) Utilizando r de (v): E = Z e 8ε n 0 4 m h (vii)

30 Considerando uma transição eletrônica i f E 4 Z e m = ( )-( 8ε n h 0 i 4 Z e m 8ε n h 0 f ) E = 4 Z e m 8ε h ( n f n i ) (viii)

31 Energia radiação luminosa: E = hcv v 4 Z e m = ( ) v = R( ) 3 8ε 0 h c n n n n f i f i R = 4 Z e m 8 0 ε 3 h c

32 Energia do Elétron em um Estado Estacionário Energia total(e T )= E c + E p 1 Ze E T = mv 4πε 0r E = n Rhc n E =,18x10 n 18 ( J ) (R) constante de Hidberg: 1,097x10 7 m -1 (h) constante de Planck: 6,66x10-34 J.s (c) velocidade da luz: 3x10 8 m.s -1

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35 n Energia (Joules) x x x x x x Raio (nm)

36 131 kj/mol Rhc E 1 -Rhc E 1 -Rhc E = + = = = n final n inicial Energia de Ionização

37 Refinamento do Modelo Atômico de Bohr Estrutura fina dos espectros atômicos Órbitas elípticas

38 Modelo Atômico Bohr-Sommerfeld Para a elipse: eixo maior eixo menor = n k onde: n= número quântico principal k= número quântico azimutal (secundário) (k = 1,, 3,...n)

39 n k n/k 1 1 1/1 (circular) 1, / (circular), /1 (elíptica) 3 1,,3 3/3 (circular), 3/ elíptica, 3/1 (quase-elíptica)