Os espectros de energianíveis de energia bem definidos. Quando os elétrons mudam de nível, eles absorvem ou emitem energia em forma de luz, e isso gera padrões que podemos observar com instrumentos como o espectroscópio.
O que são níveis de energia?
No modelo de Bohr, os elétrons se movem ao redor do núcleo em camadas ou órbitas chamadas de níveis de energia. Cada nível tem uma quantidade fixa de energia. Quanto mais distante do núcleo, maior é a energia do nível.
Esses níveis são geralmente representados por letras ou números:
- Nível 1 = K
- Nível 2 = L
- Nível 3 = M
- …
#inserir imagem aqui# (Imagem sugerida: representação de um átomo com níveis K, L, M, e elétrons saltando entre eles)
Transições eletrônicas e emissão de luz
Quando um elétron absorve energia (como de um fóton), ele pode saltar para um nível mais alto. Isso é chamado de excitação. Mas esse estado é instável, e logo o elétron retorna a um nível mais baixo, liberando a energia em forma de luz. Essa luz tem uma frequência específica, e ao passar por um prisma ou rede de difração, forma um espectro.
Tipos de espectros
- Espectro contínuo: apresenta todas as cores, como o arco-íris. Ex: luz do Sol.
- Espectro de emissão: mostra linhas coloridas em fundo preto — emitido por átomos aquecidos.
- Espectro de absorção: mostra linhas escuras sobre um espectro colorido — quando certos comprimentos de onda são absorvidos.
#inserir imagem aqui# (Imagem sugerida: comparação entre os três tipos de espectro: contínuo, emissão e absorção)
Fórmula da energia dos fótons
A energia emitida ou absorvida pelo elétron é proporcional à frequência da luz:
\( E = h \cdot f \)
- \( E \): energia (J)
- \( h \): constante de Planck (\(6{,}63 \times 10^{-34} \, \text{J·s}\))
- \( f \): frequência da radiação (Hz)
Se conhecermos o comprimento de onda (\( \lambda \)) da luz, podemos relacionar com a frequência usando:
\( f = \frac{c}{\lambda} \)
Onde \( c \) é a velocidade da luz (\(3{,}0 \times 10^8 \, \text{m/s}\)).
Tabela resumo – Espectros e energia
| Conceito | Descrição | Fórmulas |
|---|---|---|
| Níveis de energia | Camadas discretas onde os elétrons podem estar | – |
| Excitação | Quando o elétron absorve energia e salta de nível | – |
| Relaxamento | Quando o elétron retorna e emite luz | \( E = h \cdot f \) |
| Frequência da luz | Relação entre energia e comprimento de onda | \( f = \frac{c}{\lambda} \) |
Exercício Resolvido
Exercício: Um elétron em um átomo retorna a um nível mais baixo e emite luz com comprimento de onda de \(500 \, \text{nm}\). Qual é a energia do fóton emitido?