segunda-feira, 6 de Julho de 2009

ola

Já com um blog!!!
Linda menina!

domingo, 5 de Julho de 2009

Átomo de hidrogénio

Na teoria de Planck a energia não é absorvida nem emitida de forma contínua mas sim em quantos.

A observação de espectros de emissão atómica fornece informações preciosas sobre a estrutura do átomo. O espectro de emissão do hidrogénio é descontínuo. Observam-se, na zona do visível, uma risca vermelha, uma azul, uma anil e outra violeta (por ordem crescente de energia).

Foi o físico dinamarquês Niels Bohr quem, em 1913, propôs pela primeira vez, uma teoria da estrutura atómica que explicava os espectros de emissão de riscas.

Bohr admitiu que:
  1. Só alguns estados de energia são permitidos para o electrão – são os estados estacionários ou níveis de energia. O electrão nunca poderá ter valores de energia que não pertençam a um destes estados estacionários. Diz-se por isso que a energia do electrão no átomo está quantizada ou quantificada. Para Bohr os estados estacionários correspondiam a órbitas electrónicas bem definidas.

  2. Para que o electrão possa transitar de um estado estacionário para outro tem de haver emissão ou absorção de energia. Quando o átomo absorve energia – há excitação – e o electrão passa para um estado estacionário de energia superior. Quando o átomo emite energia – há desexcitação – e o electrão passa para um nível de energia inferior.

As riscas nos espectros devem-se à desexcitação, isto é, os electrões emitem radiação quando regressam a níveis de energia mais baixos, radiação diferente consoante as transições electrónicas.

O nível energético de mais baixa energia é chamado estado fundamental.

Quando o electrão do átomo de hidrogénio transita para o 2º nível de energia diz-se que está no 1º estado excitado, quando transita para o 3º nível de energia diz-se que está no 2º estado excitado, e assim sucessivamente.

A energia do electrão no átomo é a soma da energia cinética (positiva), devido ao seu movimento, e energia potencial (negativa) associada à sua interacção com o núcleo, sendo o valor desta última superior em módulo (valor absoluto) Eelec = Ec + Ep ; Como │ Ep │ é maior ; Ec <=> Eelec é menor que zero (a energia electrónica é negativa).
À medida que o electrão se afasta do núcleo, a atracção do núcleo sobre o electrão vai diminuindo, por isso a sua energia potencial vai diminuindo em módulo e a energia total vai aumentando, atingindo o valor máximo , zero , quando deixa de estar sob a acção do núcleo e diz-se que se situa no nível energético mais elevado (n =infinito).

A energia de uma radiação que corresponde à excitação/desexcitação é sempre positiva:
Erad = Enível mais elevado -Enível mais baixo
Um estudo pormenorizado do espectro de emissão do átomo de hidrogénio revelou conjuntos de riscas nas zonas do ultravioleta, visível e infravermelho.
Concluiu-se que:

  • As radiações ultravioletas – UV - correspondem a transições electrónicas de estados excitados, n >1, para o estado fundamental – nível 1 (n = 1). O conjunto destas riscas define uma série espectral denominada série de Lyman;

  • As radiações visíveis correspondem a transições dos electrões de estados excitados n > 2 , para o nível 2. O conjunto destas radiações define uma série espectral denominada por série de Balmer;

  • As radiações infravermelhas – IV - correspondem a transições electrónicas de estados excitados, n >3, para o nível 3. O conjunto destas radiações define uma série espectral denominada por série de Paschen.

A transição limite de absorção corresponde à situação em que a energia da radiação incidente é igual à energia de remoção electrónica. Diz-se que o electrão transitou para um estado de energia infinito e a sua energia total é 0 J. Atendendo à equação que traduz o efeito fotoeléctrico infere-se que a Ec é nula velocidade nula. Esta energia de remoção é pois uma energia de ionização e representa-se pelo símbolo Ei .
Verifica-se que a energia mínima necessária para remover o electrão do átomo de hidrogénio no estado fundamental é 2,18x10-18J.
A energia do electrão no átomo é simétrica da energia de remoção: Eelect = - Erem .

A energia do electrão no átomo de hidrogénio é dada pela equação de Bohr:

Eelec = -2,18x10-18 /(nxn) J onde n é o nível de energia.

Absorção de energia pelo átomo

Quando sobre o átomo incide energia sob a forma de radiação podem ocorrer três situações:

1. Erad > Erem

o electrão abandona o átomo que fica ionizado. A energia cinética do electrão, já fora do átomo, pode ter um valor qualquer; é uma energia não quantizada.

2. Erad < Erem

O electrão transita para um estado de energia permitido e o átomo fica excitado. ( Se a Erad não corresponde à energia necessária para uma determinada transição, a radiação não é absorvida, nada acontece ao átomo.)

3. Erad = Erem

O electrão abandona o átomo sem energia cinética.

Quantum de energia – É a quantidade mínima de energia que pode ser absorvida ou emitida pela matéria, na forma de radiação electromagnética.

Curiosidade
Uma aplicação do efeito fotoeléctrico

Imagem-resumo de uma aurora boreal ocorrida em 24/09/2006, em British Columbia, Canadá.
A aurora polar.

No hemisfério norte é conhecida como aurora boreal, no hemisfério sul é conhecida como aurora austral.

Trata-se de um fenómeno luminoso, um brilho observado nas noites de regiões polares, provocado pelo impacto de partículas de vento solar no campo magnético terrestre. Somos constantemente atingidos por ventos solares: fluxos rarefeitos de plasma quente emitido pelo Sol em todas as direcções. Electrões, protões e partículas alfa, colidem com átomos da atmosfera terrestre (predominantemente oxigénio e azoto) em altitudes que variam entre os 80Km e os 200Km.As colisões com os átomos de oxigénio aos 200Km de altitude produzem uma tonalidade verde. Quando a tempestade é forte, as camadas mais baixas da atmosfera são atingidas pelo vento solar (100Km de altitude), e produzem uma tonalidade vermelho escura pela emissão de átomos de azoto (predominantes) e oxigénio. As auroras acontecem apenas em regiões próximas aos pólos magnéticos (não são coincidentes com os pólos geográficos) com um tamanho médio que oscila entre os 3000Km a 5000Km, pelo que os melhores lugares para a observação de auroras encontram-se no Canadá para auroras boreais e na ilha da Tasmânia ou sul da Nova Zelândia para auroras austrais.