Sumário. O átomo de H e a estrutura atómica

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1 Sumário Das Estrelas ao átomo Unidade temática 1 O átomo de hidrogénio e a estrutura atómica. Quantização de energia. APSA 6 Espectro atómico do átomo de hidrogénio. Porque é que o espectro do átomo de hidrogénio é descontínuo? 1

2 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. A energia do eletrão está quantizada ou quantificada. Ao subir uma escada só se sobe degrau a degrau. Não é possível subir meio degrau. 2

3 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.). 3

4 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. 4

5 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. 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. 5

6 Quantização da energia dos níveis Níveis energéticos. As diferenças energéticas ( E) entre os vários níveis não apresentam o mesmo valor. E 3 E 2 E 1 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. 6

7 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 ( ) Quantização da energia dos níveis As riscas surgem mais espaçadas à medida que os comprimentos de onda aumentam. 7

8 Energia da radiação emitida E Radiação emitida = E f E i Séries espectrais do átomo de hidrogénio 8

9 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). TPC APSA 6 Espectro atómico do átomo de hidrogénio (exercícios que ficarem por fazer). 9