Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 4- Ed: 12º - Capítulo 41.Problemas - Ex. 34
Qual é a menor energia possível (em elétrons-volt) de um elétron no hidrogênio se o seu momento angular orbital é ? b) Quais são os maiores e menores valores do componente do momento angular orbital (em termos de ) do elétron na parte (a)? c) Quais são os maiores e menores valores do momento angular de spin (em termos de ) do elétron na parte (a)? d) Quais são os maiores e menores valores do momento angular orbital (em termos de ) de um elétron na camada do hidrogênio?
Passo 1
a) O momento angular orbital é dado por:
O enunciado disse que esse valor é , com isso, a gente pode calcular substituindo esse valor na equação:
E resolver por Bhaskara:
Descartamos o valor negativo, já que só pode assumir valores positivos:
Passo 2
Como sabemos que , se o maior valor de é , então só pode ser . Usamos esse valor na equação de níveis de energia para o átomo de hidrogênio:
Passo 3
b) A equação para a componente do momento angular orbital é dada por:
Sabemos que é escrito em termos de , se então pode assumir os seguintes valores:
Como a questão pede o maior e o menor valor para , basta substituirmos na equação:
Passo 4
c) Para o momento angular spin, a equação é:
Ele não depende do valor de então o único valor para o elétron vai ser esse.
Passo 5
d) Na camada do hidrogênio, o número quântico principal será , como o maior valor de é , então .
Usando esse valor na equação de momento angular orbital:
Esse será o maior valor do momento angular, e o menor valor possível será para , na equação, isso resulta em: