Teoria

Fala aí, seja muito bem vindo ao Responde Aí! Bora aprender sobre Espectros Atômicos?!

O que é um Espectro Atômico

Os átomos absorvem e emitem luz de vários comprimentos de onda. Porém, uma coisa que nunca havia sido bem compreendida era que essas emissões e absorções eram discretas. O que isso quer dizer?

Espectro Atômico do Ferro
Espectro Atômico do Ferro


Quer dizer que apenas valores bem específicos de comprimentos de onda eram emitidos e absorvidos. O conjunto de comprimentos de onda emitidos ou absorvidos por um átomo é chamado espectro atômico.

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Espectro Atômico do Hidrogênio

O átomo mais simples possível é o hidrogênio, o espectro de absorção do hidrogênio tem essa carinha aqui:

Espectro do átomo de hidrogênio
Espectro do átomo de hidrogênio


As linhas do espectro de hidrogênio não consistem apenas do espectro visível como a nossa imagem do ferro: ele tem linhas na região do infravermelho e linhas na região do ultravioleta. Na verdade, o hidrogênio só emite e absorve quatro comprimentos de onda na faixa da luz visível.

Após vários experimentos encontrou-se uma expressão geral para todas as linhas do espectro do hidrogênio, tanto as da luz visível quanto outras.

Onde $n_{baixo}constante de Rydberg e vale . Por muito tempo essa fórmula era puramente empírica, e não se entendia a teoria por trás dela. Foi com a contribuição de Niels Bohr que se chegou a uma explicação. Bohr mostrou um modelo para o átomo de Hidrogênio onde o átomo só poderia apresentar valores quantizados de energia, dados por:

Onde:

A constante se refere ao primeiro nível de energia.

Cada nível de energia corresponde a um valor de e a um estado do elétron do hidrogênio.
O hidrogênio tem apenas um elétron, que pode estar em diversos níveis eletrônicos (camadas) que dão diferentes energias para o átomo.

Você também pode conferir esse conteúdo em vídeo:

Variação de Energia

Quando um átomo de hidrogênio emite ou absorve luz, sua energia varia, e como sabemos da quantização da energia, podemos dizer que, em uma transição, temos:

Onde é a frequência da luz e as energias são aquelas permitidas para as transições. Substituindo a expressão dos níveis de energia:

Onde e são os números quânticos das transições.

Séries de hidrogênio

Todo o espectro atômico do hidrogênio é deduzido pela fórmula que vimos acima. Contudo, ao longo da história, essa fórmula foi encontrada experimentalmente para diferentes faixas de comprimento de onda, e só depois de muito tempo que todas foram unificadas na fórmula dada acima e, depois de unificadas, explicadas por Bohr. Por isso o espectro de hidrogênio é dividido em diferentes classificações chamadas Séries do Hidrogênio. Cada uma dessas classificações corresponde a um valor de .

Séries de hidrogênio
Séries de hidrogênio

Na tabela acima podemos conferir as séries de Lyman, Balmer, entre outros.

Agora vamos praticar com exercícios?

Variação de Energia

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