Lista 1: Interações Atômicas e Moleculares - Questões e Problemas

Interacoes Atˆomicas e Moleculares Lista 1 Espectros e modelos atˆomicos 1 Questoes a Comente sucintamente quais sao as caracterısticas da radiacao emi tida por um gas excitado e como elas influenciaram os modelos atˆomicos propostos b Descreva o modelo de Thomson para o atomo Este modelo era capaz de explicar os espectros atˆomicos observados c Descreva a experiˆencia de espalhamento de Rutherford e o modelo por ele proposto para o atomo apresentando seus meritos e falhas Dis cuta ainda como os resultados obtidos por Geiger e Marsden eviden ciaram a falha do modelo de Thomson para o atomo e forneceram uma indicacao grosseira para o tamanho do atomo d Enuncie os postulados de Bohr e discuta o modelo por ele proposto para o atomo comparando o com o modelo proposto por Rutherford Este modelo era capaz de explicar os espectros atˆomicos observados e Enuncie e discuta as consequˆencias do princıpio da correspondˆencia que e um dos postulados do Modelo Atˆomico de Bohr f Descreva a experiˆencia de FranckHertz e discuta seus resultados O que foi observado nesta experiˆencia corrobora com qual dos modelos atˆomicos 2 Problemas a Uma aproximacao para as energias dos estados estacionarios de atomos de numero atˆomico Z e um unico eletron e dada por En Z2 136 n2 Onde En e dada em eV e n e um inteiro Considere o atomo de lıtio duplamente ionizado Li2 que tem numero atˆomico Z 3 1 i Se o eletron neste atomo estiver no nıvel de energia n 3 e realizar uma transicao para o nıvel n 2 qual seria o valor aproximado da energia do foton emitido Considere que a energia cinetica inicial e final do atomo como um todo podem ser desprezadas no processo de transicao ii Calcule o comprimento de onda do foton emitido na transicao des crita no item i iii Se a transicao fosse do nıvel n 3 para o nıvel n 1 o comprimento de onda do foton emitido seria maior ou menor do que o do foton emitido na transicao do nıvel n 3 para o nıvel n 2 Explique iv Calcule aproximadamente a energia de ionizacao do Li2 isto e a energia mınima que deve ser transferida a esse atomo em seu estado fundamental n 1 para que seu eletron seja separado do nucleo b Um atomo de hidrogˆenio estara em media em um estado excitado cerca de 108 s antes de fazer uma transicao para um estado de energia mais baixo Considerando o modelo de Bohr quantas revolucoes um eletron no estado n 2 faz neste intervalo de tempo c E possıvel que um muon seja capturado por um proton formando um atomo muˆonico Um muon e idˆentico a um eletron exceto por sua massa que e de 1057MeVc2 Calcule o raio da primeira orbita de Bohr para o atomo muˆonico e o modulo de sua energia Qual e na serie de Lyman desse atomo o comprimento de onda mais longo d Utilizando a expressao de Bohr para os nıveis de energia de um atomo En Z2E0n2 esboce o diagrama de nıveis de energia do hidrogˆenio Mostre esquematicamente as possıveis transicoes entre os 6 primei ros nıveis e a energia de ionizacao Compare os resultados obtidos com o valor do comprimento de onda mais curto do atomo muˆonico do exercıcio anterior e Um atomo de helio uma vez ionizado He tem um espectro analogo ao do hidrogˆenio mas seu nucleo tem o dobro da carga do de hi drogˆenio i Use os resultados da teoria de Bohr para obter os nıveis de energia En aproximados do He em funcao das constantes fısicas e me c h ε0 ii Qual e a previsao para a energia do foton emitido numa transicao de n 2 para n 1 iii Calcule a energia de ionizacao do He 2 iv Obtenha uma estimativa da distˆancia entre o nucleo e o eletron desse atomo calculando o raio da primeira orbita de Bohr 3