Loading...
 

Stany energetyczne i widmo atomowe wodoru

Teoria Bohra przewiduje, że całkowita energia elektronu (i w konsekwencji energia atomu) jest wielkością skwantowaną. Dozwolone wartości energii elektronu są dane wzorem

\( {E_{{n}}=\frac{E_{{1}}}{n^{{2}}}\;\;\;\;\;n=1,\;2,\text{.}\text{.}\text{.}\text{.}\text{.}} \)


Na podstawie tych wartości możemy, korzystając z zależności Model Bohra atomu wodoru-( 1 ), obliczyć energie kwantów promieniowania emitowanych (lub absorbowanych) przy przejściu między orbitami

\( {\mathit{h\nu}=h\frac{c}{\lambda}=E_{{k}}-E_{{j}}=E_{{1}}\left(\frac{1}{k^{{2}}}-\frac{1}{j^{{2}}}\right)} \)


gdzie \( j \), \( k \) są liczbami kwantowymi opisującymi niższy i wyższy stan stacjonarny, \( \nu \) jest częstotliwością promieniowania, \( \lambda \) długością fali , a \( c \) prędkością światła.

Na Rys. 1 poniżej zaznaczone są symbolicznie (strzałkami) przeskoki między różnymi orbitami, a na rysunku Rys. 2 energie emitowanych kwantów promieniowania przy przeskokach elektronów pomiędzy odpowiadającymi im stanami stacjonarnymi. Długość każdej ze strzałek odpowiada różnicy energii między dwoma stanami stacjonarnymi czyli równa jest energii \( \nu \) wypromieniowanego kwantu.

(Na rysunku Rys. 1 nie są zachowane proporcje pomiędzy promieniami orbit, które zmieniają się zgodnie z relacją \( r_{n} = r_{1}n^{2} \).)

: Przeskoki między orbitami
Rysunek 1: Przeskoki między orbitami

 

: Schemat poziomów energetycznych w atomie wodoru
Rysunek 2: Schemat poziomów energetycznych w atomie wodoru



Przejścia pomiędzy stanami stacjonarnymi i odpowiadające im linie widmowe tworzą serie widmowe. Dana seria obejmuje promieniowanie emitowane przy przejściu elektronu z poziomów wyższych na dany, np. seria Balmera obejmuje przejścia ze stanów o \( n > 2 \) do stanu o \( n = 2 \).

Zauważmy ponadto, że tylko przejściom elektronu na drugą orbitę (seria Balmera) towarzyszy emisja promieniowania z zakresu widzialnego. Seria Lymana obejmuje promieniowanie w zakresie nadfioletu, a seria Paschena w podczerwieni.

Treść zadania:

Wiedząc, że energia stanu podstawowego \( E_{1} = -13.6 \) eV wykaż, że seria widmowa Balmera przypada na zakres widzialny światła?
Wskazówka: Oblicz częstotliwość (długość fali) ze wzoru ( 2 ) dla \( j = 2 \).
\( \lambda (k = 3) = \)
\( \lambda (k = 4) = \)
\( \lambda (k = 5) = \)
\( \lambda (k = 6) = \)


Na gruncie kwantowego modelu Bohra budowy atomu można łatwo zrozumieć własności widm emisyjnych i absorpcyjnych atomów jednoelektronowych. Jednak ten model nie wyjaśniał fundamentalnego faktu, dlaczego pojęć mechaniki klasycznej nie można stosować w świecie atomów (cząstek elementarnych).

Model Bohra został zastąpiony nowym udoskonalonym modelem budowy atomu, w którym położenie elektronu w danej chwili czasu nie jest określone dokładnie lecz z pewnym prawdopodobieństwem, a sam elektron traktowany jest nie jak cząstka, ale jako fala materii.


Ostatnio zmieniona Czwartek 21 z Kwiecień, 2022 09:13:23 UTC Autor: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski
Zaloguj się/Zarejestruj w OPEN AGH e-podręczniki
Czy masz już hasło?

Hasło powinno mieć przynajmniej 8 znaków, litery i cyfry oraz co najmniej jeden znak specjalny.

Przypominanie hasła

Wprowadź swój adres e-mail, abyśmy mogli przesłać Ci informację o nowym haśle.
Dziękujemy za rejestrację!
Na wskazany w rejestracji adres został wysłany e-mail z linkiem aktywacyjnym.
Wprowadzone hasło/login są błędne.