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Estrutura atômica e luz: guia de estudo

Ideias principais

Um átomo tem um pequeno núcleo de prótons e nêutrons cercado por elétrons em camadas e orbitais. A luz é emitida ou absorvida quando os elétrons passam de um nível de energia para outro.

  • O número atômico Z é o número de prótons. O número de massa A é prótons mais nêutrons, então nêutrons = A − Z.
  • Os elétrons preenchem camadas de capacidade 2n², divididas em subcamadas s, p, d e f que comportam 2, 6, 10 e 14 elétrons.
  • A luz obedece c = λν e cada fóton tem E = hν. Uma linha do hidrogênio vem de um salto entre níveis n₂ → n₁, dado por 1 ÷ λ = R(1 ÷ n₁² − 1 ÷ n₂²) com R = 1,097 × 10⁷ m⁻¹.
  • Quanto menor o comprimento de onda, maior a frequência e a energia do fóton.

Equações principais

  • c = λν
  • E = hν = hc ÷ λ
  • 1 ÷ λ = R(1 ÷ n₁² − 1 ÷ n₂²)
  • neutrons = A − Z
  • electrons in shell n: 2n²

Exemplo resolvido

A linha vermelha de Balmer do hidrogênio é o salto n = 3 → 2. 1 ÷ λ = 1,097 × 10⁷ × (1 ÷ 4 − 1 ÷ 9) = 1,52 × 10⁶ m⁻¹, então λ = 656 nm. A frequência é 3,00 × 10⁸ ÷ 656 × 10⁻⁹ = 4,57 × 10¹⁴ Hz e a energia do fóton é 1240 ÷ 656 = 1,89 eV. Outro exemplo: o urânio-235 tem 235 − 92 = 143 nêutrons.

Erros comuns

  • Confundir o número de massa com a massa atômica da tabela periódica, que é uma média dos isótopos.
  • Misturar nanômetros e metros ao usar a fórmula de Rydberg.
  • Achar que um salto maior entre níveis dá comprimento de onda maior. Dá um menor.

Prática

Teste-se com perguntas de prática sobre este tema: Estrutura atômica e luz

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