Cuanto mayor sea el número de capa (n), mayor será el nivel de energía del electrón. Sin embargo, ¿por qué fue necesario tener valores negativos? Por ejemplo, cuando $n=1$, la energía podría ser de $5 eV$ y para $n=2$, $6 eV$... tener valores positivos también podría haber apoyado la idea de que a medida que $n$ aumenta, la energía del electrón aumenta. ¿Cuál es el punto de tener números negativos, ayuda de alguna manera en los cálculos?
Decimos que un electrón libre e inalámbrico tiene energía cero (eso es convencional, podrías poner otro número allí). Esto significa que el nivel $n = \infty$ está fijo en $E_\infty = 0 \text{eV}$. Dado que los otros niveles están más abajo, es decir, poseen menos energía, esto obliga a que todos los otros estados ligados tengan energías negativas, lo cual representa que necesitamos agregar energía para hacer que el estado ligado sea libre, lo que corresponde a elevar su energía a cero.
Este es el mismo proceso que se hace para el potencial gravitacional. Decimos que el potencial entre dos cuerpos inmóviles infinitamente separados es cero. A medida que se acercan entre sí, la energía disminuye, por lo que la energía potencial es negativa.
@RossMillikan: En realidad estaba confundido acerca de la energía gravitatoria negativa también. El comentario fue útil. Entiendo que tanto el nivel de energía del átomo como la energía potencial gravitatoria siguen la misma convención.
@ACuriousMind ¿No siguen los valores negativos a partir de $E_n = -\frac{e^2}{8 \pi \epsilon_0} \frac{1}{r_n} = -\frac{m_e}{2 \hbar^2}(\frac{e^2}{4 \pi \epsilon_0})\frac{1}{n^2}$? ¿Dónde entra en juego la convención?
¿Cuál es el punto de tener números negativos, ¿ayuda de alguna manera en los cálculos?
Establecer la energía de un electrón libre en cero realmente ayuda en los cálculos porque establece un punto de referencia conveniente. Por ejemplo, supongamos que estás calculando el cambio de energía en la reacción:
$$ Na + Cl \rightarrow Na^+ + Cl^- $$
Dado que la energía de un electrón libre es cero para ambos átomos, el cambio de energía es simplemente la energía de ionización del sodio más la afinidad electrónica del cloro.
El signo negativo de energía significa que la energía del electrón en el átomo es menor que la energía de un electrón libre en reposo. Un electrón libre en reposo es un electrón que está lo suficientemente lejos del núcleo y se asume que su energía es cero. El signo negativo también indica que el electrón está unido al núcleo. $_1$
Créditos: $_1$ Moderns abc of Chemistry, Dr.S.P. Jauhar.
I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.
0 votos
Como lo veo, ya sea que los valores de las energías sean positivos o negativos, sigue siendo bastante claro que la energía aumenta a medida que aumenta $n$. Naturalmente, hay cierta confusión en que los valores absolutos de las energías disminuyen, pero creo que la mayoría de las personas están de acuerdo con la idea de que -3.40 > -13.59.