O R I E N T A C I O N S P E R A L’ A C C É S A L A U N I V E R S I T A T 1 L’estudi dels espectres atòmics és una de les nostres majors fonts de coneixement sobre l’estructura atòmica . Des del telescopi James Webb que utilitza l’espectroscòpia astronòmica per identificar la composició de les estrelles, fins a la criminologia moderna que utilitza l’espectroscòpia forense per determinar la composició en mostres de sang en l’escena d’un crim ; els espectres s’utilitzen per determinar espècies atòmiques en gran nombre d’objectes. A causa de la seva senzillesa l’espectre més estudiat és l’espectre de l’ àtom d’ hidrogen . 1 En l’espectre d’emissió de l’ àtom d’hidrogen hi ha una línia situada en la zona visible l’energia associada de la qual és 291,87 kJ ? mol-1. Calcula a quina transició correspon. Dades. h = 6,626 × 10-34 J ? s; NA = 6,022 × 1023 mol-1; RH = 2,180 × 10-18 J; RH = 1,097×107 m-1; c = 3 × 108 m ? s-1. Segons l’equació de Bohr, l’energia de cada nivell està quantitzada i la diferència d’energia entre dos nivells atòmics compleix l’expressió: E R n n 1 1 H 1 2 2 2 = - f p Ens diuen que la línia està en la zona visible, per tant, es tracta d’una línia en la zona de Balmer i per això n1 = 2, per poder conèixer la transició electrònica haurem de calcular n2 en l’expressió matemàtica anterior. En primer lloc, atès que aquesta expressió és per a un àtom d’hidrogen, haurem de canviar les unitats de l’energia de la radiació de kilojoules per cada mol d’electrons a joules per electró utilitzant el factor de conversió adequat, ja que en l’expressió, la dada de l’energia és per a la transició d’un electró. Ens ofereixen dos valors de la constant de Rydberg, i haurem de triar el que apareix reflectit en unitats d’energia. 2 Calcula la menor longitud d’ona en nm de la radiació absorbida de l’espectre d’hidrogen. Dades. RH = 1,097 × 107 m-1. En aquest cas utilitzarem l’expressió que reflecteix la longitud d’ona associada per a diferents salts electrònics: R n n 1 1 1 H 1 2 2 2 l = - f p La menor longitud d’ona vindrà associada a la transició de major energia. En el cas de l’ àtom d’hidrogen, la transició més energètica es donarà en n1 = 1 i n2 = 3. El valor de longitud d’ona, l’obtindrem en metres i haurem d’utilitzar el factor de conversió adequat per obtenir-lo en nm, tal com se’ns demana. 3 Calcula la longitud d’ona i la freqüència associada a la tercera línia de l’espectre de la sèrie Lyman. Dades. RH = 1,097 × 107 m-1, c = 3 × 108 m ? s-1. De nou utilitzarem l’expressió que reflecteix la longitud d’ona associada per a diferents salts electrònics: R n n 1 1 1 H 1 2 2 2 l = - f p Com que es tracta de la sèrie de Lyman n1 = 1, la tercera línia correspondrà al tercer salt electrònic possible, és a dir a n2 = 4. Per calcular la freqüència utilitzarem l’expressió: c = l ? f Sèries d’emissió de l’ àtom d’hidrogen. sèrie de Balmer sèrie de Paschen E eV 0 -0,38 -0,54 -0,85 -1,51 -3,40 -13,6 n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 6 n = 7 n = ∞ infraroig sèrie de Brackett s. de Pfund visible sèrie de Lyman ultraviolat 35
RkJQdWJsaXNoZXIy