Niveau d'énergie et modèle de Bohr de l'hydrogène

Le niveau d'énergie

  • Les niveaux de coquille d'électrons ou d'énergie seront les distances spécifiées du noyau d'un atome où des électrons pourraient être trouvés ou la probabilité la plus élevée de trouver. Les électrons sont des particules chargées négativement dans une molécule qui se déplacent autour du noyau positif, généralement situé au centre. Les niveaux d'énergie sont un peu comme les mesures des sauts d'électrons d'un pas.
  • Dans la plupart des concepts fondamentaux d'un atome; se composent d'électrons en orbite autour d'un noyau.
  • Cependant, les électrons ne sont pas capables de choisir une orbite selon leur souhait. Les électrons sont limités aux orbites avec seulement un certain niveau d'énergie. Les électrons ne peuvent sauter que d'un niveau d'énergie ou d'un pas à un autre. Les électrons ne peuvent pas orbiter avec des énergies autres que les niveaux d'énergie spécifiés.

Quel est le diagramme du niveau d'énergie?

Le niveau d'énergie signifie évaluer la quantité d'énergie que l'électron peut nécessiter et sera libérée pendant la transition, s'ils sautent d'une orbite à l'autre. La masse ou l'état zéro est l'état d'énergie minimum calculé pour H2 molécules.

Quels sont les quatre niveaux d'énergie?

Il existe quatre types d'orbitales: s, p, d et f.

  • Sharp-s 
  • Principe-p
  • Diffus
  • Fondamental-f 

Dans un atome, il existe certaines combinaisons de ces orbitales

Le niveau d'énergie est une quantité d'espace ou de régions, où que électrons sera probablement présent. Ces distances, appelées orbitales, sont de formes différentes, désignées par une lettre (s, p, d, f).

Comment déterminez-vous les niveaux d'énergie?

Niveaux d'énergie électronique
Niveaux d'énergie électronique
Bruce BlausBlausen 0342 ElectronEnergyLevelsCC BY 3.0

électrons de valence

«Les électrons qui sont au niveau d'énergie le plus élevé sont appelés électrons de valence.»

État fondamental

«L'état d'équilibre énergétique minimum du H2 l'atome est reconnu comme l'état fondamental. »

État excité

Lorsque l'électron (ou l'atome) a une énergie plus élevée que cette énergie la plus basse, on dit qu'il est dans un «état excité».

Si un électron passe d'un niveau supérieur à un niveau inférieur, un photon peut émettre ou de l'énergie est libérée.

Différence énergétique

L'énergie du photon émis est la différence entre les niveaux d'énergie du primaire (n i ) et final (n f ) Etat. L'énergie du photon émis est calculée à l'aide de la formule de Rydberg.

Le modèle de l'hydrogène de Bohr

En 1913, Niels Bohr a conceptualisé les niveaux d'énergie et la fréquence spectralen du H2 en considérant diverses hypothèses simples pour fixer l'hypothèse classique. La majorité de ces défauts ont été résolus par la modification d'Arnold Summerfield du modèle de Bohr. Pour ce modèle, le physicien Niels Bohr a reçu le prix Nobel de physique en 1922.

Dans le concept fondamental d'un atome (le modèle atomique de Bohr), les électrons ne tournent que sur certaines orbites autour du noyau. Les électrons qui descendent et montent entre les orbites autorisées, en plus de l'émission ou de l'absorption d'énergie, se produisent.

Bien que ce modèle de base ne soit pas bien accepté car la plupart de la structure des atomes est plus compliquée que l'hydrogène, bien que cela nécessite de nouveaux sujets, d'où l'introduction de la mécanique quantique, en mécanique quantique, chaque électron en orbite est expliqué par une expression mathématique connue sous le nom de une fonction d'onde.


Modèle atomique de Bohr
WillowWModèle d'atome de BohrCC BY-SA 3.0

Rayon de Bohr

«Le rayon de Bohr (a0) est un paramètre constant, est égal à la distance la plus prévisible pour l'atome d'hydrogène entre le noyau et l'électron à l'état fondamental (non relativiste et ayant un proton infiniment lourd)"

Il porte le nom de Niels Bohr en raison de sa part dans le modèle de Bohr d'un atome.

Atome d'hydrogène utilisant le modèle de Bohr
Atome d'hydrogène utilisant le modèle de Bohr
SE3-29XHydrogène GIFCC BY-SA 4.0

Lignes spectrales

Chaque composant a un ensemble particulier de niveaux d'énergie. Ainsi, les fréquences dans lesquelles il absorbe et émet de la lumière se comportent comme une sorte de micro, identifiant le composé spécifique et particulier. Ces caractéristiques des atomes ont donné des recherches dans des sujets appelés spectroscopie, une science dédiée à l'identification des molécules et des atomes à partir du type de rayonnement qu'ils absorbent ou émettent.

Série Balmer

Le physicien atomique Balmer a noté analytiquement une relation dans les énergies lors de la libération des photons de l'atome. Les différentes énergies / longueurs d'onde discrètes des photons qui ont été découvertes par Balmer sont appelées la série Balmer.

On a su plus tard que les transitions d'énergie créent les lignes de Balmer à partir de l'atome d'hydrogène. Le modèle de Bohr de l'atome a réussi à définir la série Balmer parce que les orbites plus grandes avaient besoin d'électrons pour avoir beaucoup plus de puissance défavorable ou d'énergie négative pour s'équilibrer avec le moment cinétique. La formule Rydberg adopte une vision large de la série Balmer pour tous les ajustements de niveau énergétique.

Spectre d'émission

Le Spectre d'émission d'hydrogène atomique a été divisé en de nombreuses séries spectrales et longueurs d'onde fournies par la formule standard de Rydberg. Ces raies spectrales détectées sont le résultat de la transition électronique de différents niveaux d'énergie dans un atome.

Un spectre d'émission désigne la variété de longueurs d'onde émises par un atome ou un composé chimique stimulé par le chauffage ou le courant électrique. Le spectre d'émission du gaz brûlant ou d'autres molécules peut également être utilisé pour illustrer sa composition.

Spectre d'émission d'hydrogène atomique et d'hélium
Spectre d'émission d'hydrogène atomique et d'hélium
Crédit image: RanjithsijiSpectre d'émission atomique d'héliumCC BY-SA 4.0

Énergie potentielle

«Il s’agit de l’énergie d’une entité pour sa position par rapport à d’autres objets, à des contraintes, à une charge électrique stockée ou à d’autres facteurs en lui-même.

Énergie de liaison

«L'énergie de liaison est l'énergie minimale requise pour maintenir un noyau ensemble.»

Énergie d'ionisation

"La quantité d'énergie qu'un atome isolé dans l'état électronique fondamental devait absorber pour être déchargé en tant que e- "

L'énergie d'ionisation est décrite comme une étape de difficulté à éliminer un électron dans un atome ou un ion ou la capacité d'un atome ou d'un ion à rendre un électron. Le non de réduction d'électrons a généralement lieu dans l'état fondamental de l'espèce.

Les énergies d'ionisation sont mesurées en kJ / mol, ou la quantité d'énergie nécessaire pour que tous les atomes d'une mole soient respectivement desserrés à l'unité e-.

Comment fonctionne l'énergie d'ionisation?

L'énergie d'ionisation est l'énergie requise, dans laquelle un atome gazeux isolé de l'état électronique fondamental doit absorber pour libérer un électron. Plus il y a d'électrons perdus, plus cet ion sera + ve, et il sera plus difficile de séparer l'e- de l'atome.

Quel élément a l'énergie d'ionisation la plus élevée et la plus basse?

  • L'élément He a l'énergie d'ionisation la plus élevée.
  • Le francium a l'énergie d'ionisation minimale.

L'énergie d'ionisation d'un élément devient plus élevée de gauche à droite sur un tableau périodique et diminue de haut en bas généralement dans le tableau périodique. 

Énergie d'ionisation en utilisant le tableau périodique
Énergie d'ionisation en utilisant le tableau périodique
Cdang et  AdrignolaTableau périodique des énergies d'ionisationCC BY-SA 3.0

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À propos du Dr Subrata Jana

Je suis Subrata, Ph.D. en génie, plus particulièrement intéressé par les domaines liés aux sciences nucléaires et énergétiques. J'ai une expérience multi-domaines allant de l'ingénieur de service pour les variateurs électroniques et les microcontrôleurs à des travaux de R&D spécialisés. J'ai travaillé sur divers projets, y compris la fission nucléaire, la fusion au solaire photovoltaïque, la conception de réchauffeurs et d'autres projets. J'ai un vif intérêt pour le domaine scientifique, l'énergie, l'électronique et l'instrumentation, et l'automatisation industrielle, principalement en raison du large éventail de problèmes stimulants hérités de ce domaine, et chaque jour il évolue avec la demande industrielle. Notre objectif ici est d'illustrer ces sujets scientifiques complexes et non conventionnels d'une manière simple et compréhensible.
Je suis passionné par l'apprentissage de nouvelles techniques et guide les jeunes esprits pour qu'ils se comportent comme un professionnel, aient une vision et améliorent leurs performances en enrichissant leurs connaissances et leur expérience.
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