Química Geral ⇒ Número de Linhas Espectrais Tópico resolvido

[mandycorrea]

Calcule o número de linhas espectrais que são possíveis quando elétrons no quarto nível de energia em átomos diferentes de Hidrogênio retornam para o estado fundamental.

Resposta

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6 linhas espectrais

[lmtosta]

mandycorrea,


Segundo a Mecânica Quântica, os elétrons reduzem de energia de seus estados excitados para retornarem aos respectivos estados fundamentais, liberando fótons para o meio em que estão, as vizinhanças, "queimando" chapas fotossensíveis e formando as conhecidas raias espectrais, sendo partículas de luz com frequência, comprimento de onda e energia bem definidos!!!!!!!!!

No entanto, não é qualquer valor energético que define os elétrons ou os fótons liberados por eles. Apenas valores fixos, bem definidos e discretos são permitidos quando do retorno dos elétrons aos seus estados fundamentais, seguidos da emissão de luz em frequências fixas, discretas e também bem definidas, o que caracteriza uma raia espectral bem delimitada, ao invés de um contínuo de luz no espectro!!!!!!!!

Assim, a diferença de energia entre níveis energéticos dos elétrons nos próprios átomos de hidrogênio corresponde a um valor inteiro "n" do comprimento de onda ou da frequência da radiação emitida pelo elétron ao retornar para níveis menores de energia!!!!!!!!

A relação entre comprimentos de onda ou outra característica da radiação espectral que origina a raia respectiva e a natureza discreta dos níveis energéticos do átomo de hidrogênio pode ser verificada pelas conhecidas séries de radiação espectral (Balmer, Lyman, Paschen, etc), bem como pela equação de Rydberg: facilmente verificável na internet!!!!!!!!

Uma vez que apenas transições energéticas discretas são permitidas para formar raias espectrais, com oscilações energéticas proporcionais a um valor "n" inteiro, discreto e bem definido, para átomos de hidrogênio com seus únicos elétrons no quarto nível de energia (n = 4), temos as seguintes transições possíveis e permitidas pela espectroscopia:

1) Do nível "n = 4" diretamente para "n = 1" (1 raia espectral);
2) Do nível "n = 4" para o nível "n = 3" (1 raia espectral);
3) Do nível "n = 4" para o nível "n = 2" (1 raia espectral);
4) Do nível "n = 3" (da situação 2) para o nível "n = 1" (1 raia espectral);
5) Do nível "n = 3" (da situação 2) para o nível "n = 2" (1 raia espectral);
6) Do nível "n = 2" (das situações 3 e 5) para o nível "n = 1" (1 raia espectral).

Lembrando que tomamos por referência "n = 1" porque o átomo de hidrogênio é monoeletrônico, no nível mais fundamental, com sua configuração eletrônica sendo [tex3]1s^1[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]1s^1[/tex3]

!!!!!!!!!

Note que, na situação 6, o fato de o elétron ter migrado diretamente do nível 4 para o 2 (situação 3) ou ter migrado do nível 3 para o 2 (situação 5), anteriormente, em nada interfere com a raia espectral da situação 6 pois, independente de como o elétron alcançou o segundo nível, migrará para o nível mais elementar pelo mesmo mecanismo, produzindo o mesmo resultado, a mesma raia espectral!!!!!!!!!

Sendo assim, como constatado acima, temos 6 raias espectrais para a situação proposta pelo problema!!!!!!!!!

Em átomos multieletrônicos ou mesmo para perturbações energéticas diferenciadas aplicadas ao átomo de hidrogênio (Deslocamento Lamb) e íons hidrogenóides, existem outros desdobramentos de energia para o mesmo nível eletrônico, o que justifica inclusive a existência de outros números quânticos, como o do momento angular orbital (azimutal), momento angular magnético e momento angular spin!!!!!!!!

Com outros desdobramentos energéticos, em átomos multieletrônicos/polieletrônicos e hidrogenóides, passamos a ter também uma outra e nova classe de transições eletrônicas permitidas e proibidas na Espectroscopia, as chamadas Transições Permitidas/Proibidas por Spin e por Laporte, mas este é um assunto para quem quer se especializar na área de Espectroscopia, seja por um viés da Física/Astrofísica, seja por um viés da Química/Química Quântica!!!!!!!!

Espero ter atendido à demanda e, se ainda restarem dúvidas, estou à disposição!!!!!!!!