Enunciado
Física - Atkins - Fisico-Quimica - Vol. 1- Ed: 8º - Capítulo 9.Exercícios - Ex. 7 b
Uma molécula de nitrogênio está confinada numa caixa cúbica de volume . Admitindo que a energia da molécula seja , a , qual o valor de para essa partícula nesse estado? Qual a separação entre as energias dos níveis e ? Qual o comprimento de onda de Broglie? Seria apropriado descrever a partícula como comportando-se classicamente?
Passo 1
Falaaaaaaaaaaaaaaaa Tribuxo?
Bora resolver mais uma questão!?
Vamos começar escrevendo a equação que iremos usar:
Tá, mas o que são todas essas letras????
E nãooooooooooooo, dessa vez o não é número de mols, é outra coisa, aquele que a gente vê em química geral quando está aprendendo distribuição eletrônica, orbitais.............. é o nível ou camada energética do elétron. O é a nossa constate de Planck, o é a massa do elétron, e o é o nosso comprimento.
Mas o exercício nos contou que:
E que:
Então:
Esse passo foi só para vermos as fórmulas bonitinhas, mas nos próximos é onde a mágica acontece.......
Passo 2
Precisamos achar o valor de , mas em para isso a gente irá precisar ter os outros valores da fórmula de sempre, tá eu sei que o a gente consegue achar, também, o é constante, mas e o . Pegou o que eu estou tentando dizer????
É a gente não vai usar a de sempre, vamos usar a que o exercício nos deu primeiro (o é uma constante):
Passo 3
Agora sim, vamos usar:
Nosso , se então podemos dizer que . Então beleza, agora a gente substitui lá, e o será , está tudo certo, não é????
A gente só usa , quando estamos trabalhando com elétron, mas agora estamos trabalhando com uma molécula de , e na massa molar dessa molécula existem . Mas se a gente fizer:
Agora está liberado substituir direto:
Passo 4
Agora vamos calcular a separação entre as energias dos níveis e :
Mas essa fórmula ainda é muito complicada, vamos usar a análoga dela:
Agora sim, é só substituir:
Passo 5
Agora vamos determinar o comprimento de onda de Broglie:
Vamos precisar achar a velocidade, por:
E olha só, nós temos o e , então podemos achar :
Agora voltando para determinar o comprimento de onda:
Após todos esses cálculos podemos dizer que a molécula se comporta de maneira clássica. Temos que a energia da molécula é essencialmente continua:
Curtiu?????????
Borá matar mais uma questão!
Resposta
A molécula se comporta de maneira clássica