Se fazemos uma medida experimental, quais seriam as possibilidades para o estado excitado do átomo de H.
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão sobre o estado excitado do átomo de hidrogênio. A gente vai trabalhar com a física quântica, especificamente com os níveis de energia dos elétrons no átomo. Precisamos entender como os elétrons podem ocupar diferentes estados de energia e quais são as possibilidades quando medimos esse estado excitado.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que no átomo de hidrogênio, o elétron pode ocupar diferentes níveis de energia. Esses níveis são quantizados, ou seja, só podem ter certos valores específicos de energia. Isso significa que o elétron não pode ter qualquer valor de energia, mas apenas aqueles permitidos pela física quântica.
Passo 3
Os níveis de energia do átomo de hidrogênio são dados pela fórmula:
Aqui,
é a energia do nível
e
é um número inteiro positivo chamado número quântico principal (
). O sinal negativo indica que o elétron está ligado ao núcleo.
Passo 4
O estado fundamental do átomo de hidrogênio é quando
, que é o nível de energia mais baixo. Estados excitados são aqueles onde
é maior que 1, ou seja,
. Cada valor de
corresponde a um nível de energia específico que o elétron pode ocupar quando está excitado.
Passo 5
Quando fazemos uma medida experimental para determinar o estado excitado do átomo de hidrogênio, as possibilidades de energia que podemos obter são aquelas correspondentes aos diferentes valores de
. Portanto, as energias possíveis para o estado excitado são:
Resposta
As possibilidades para o estado excitado do átomo de hidrogênio são os níveis de energia correspondentes aos valores de
, dados por:
Ou seja, ao medir o estado excitado, os valores de energia possíveis são aqueles para cada número quântico principal
maior que 1.
Exercícios relacionados
Mostre as possíveis orientações do vetor momento angular orbital
para
.
Escreva as equações de autovalor para
,
e
.
Explique porquê não existe uma orientação privilegiada para o átomo.
Usando resultados da mecânica quântica, calcule os momentos magnéticos orbitales que são possíveis para um nivel
.