Um átomo de hidrogênio expande-se ou contrai-se ao mover-se de seu estado fundamental para um estado excitado?
Passo 1
Então, temos aqui um exercício que pergunta se um átomo de hidrogênio fica maior ou menor quando passa do seu estado fundamental para um estado excitado. Vamos resolver usando conceitos de física atômica, mais especificamente sobre os níveis de energia e o tamanho das órbitas eletrônicas.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que é o estado fundamental e o estado excitado. O estado fundamental é o nível de energia mais baixo que um elétron pode ter em um átomo. Quando o elétron absorve energia, ele pode saltar para um nível de energia mais alto, que chamamos de estado excitado.
Passo 3
Segundo, vamos usar o modelo de Bohr para o átomo de hidrogênio. No modelo de Bohr, os elétrons circulam ao redor do núcleo em órbitas específicas, e o raio dessas órbitas está relacionado ao nível de energia do elétron.
Passo 4
A fórmula para o raio da órbita no modelo de Bohr é:
Onde:
-
é o raio da órbita no nível de energia . -
é o raio de Bohr, que é aproximadamente metros. -
é o número quântico principal, representando o nível de energia.
Passo 5
Observando a fórmula, vemos que o raio da órbita aumenta com o quadrado do número quântico principal
. Isso significa que, quando um elétron vai para um nível de energia maior (estado excitado), o raio da sua órbita também aumenta.
Passo 6
Portanto, ao passar do estado fundamental (
) para um estado excitado (
), o átomo de hidrogênio “expande”, ou seja, o elétron fica mais distante do núcleo.
Resposta
Um átomo de hidrogênio expande-se ao mover-se do estado fundamental para um estado excitado.
Exercícios relacionados
Organize os seguintes tipos de energia eletromagnética em ordem crescente de comprimento de onda: infravermelho, luz vermelha, ondas de rádio, raios X , luz ultravioleta.
O que é uma série isoeletrônica? Qual átomo neutro é isoeletrônico com cada um dos seguintes íons: (i)
; (ii)
; (iii)
.
Na descrição do átomo de hidrogênio pela mecânica quântica, qual é o significado físico do quadrado da função de onda,
? O que significa a expressão densidade eletrônica? O que é um orbital?
Indique os valores de
e
para os orbitais da subcamada
.