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En un espectro de emisión, el límite de convergencia a una frecuencia más alta corresponde a la primera energía de ionización

Este es uno de los syllabus de los puntos en el IB plan de estudios 12.1. Nosotros recomendamos el uso de la fórmula para la energía para quitar un electrón:

$$E = hν$$

que al parecer es la misma que

$$E_2 - E_1$$

donde $E_2$ es la energía de la convergencia límite y $E_1$ es la energía del nivel de energía donde se quita el electrón de.

Sin embargo, no es $ν$ la frecuencia de la radiación emitida cuando el electrón cae de $E_2$ a $E_1$ (así, con energía igual a la diferencia de energía entre los $E_2$ e $E_1),$ y no la frecuencia con la energía $E_2,$ es decir, la convergencia límite?

Creo que he entendido algo y te agradecería si alguien pudiera explicar esto a mí. Por favor utilice un lenguaje simple porque solo estoy en la escuela secundaria.

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billl Puntos 21

Esta es una excelente pregunta! Sólo insistir en lo @porphyrn y @M. Farooq han dicho, imagina que el universo es completamente vacío a excepción de un átomo de sodio y un fotón (partícula de luz) que tiene una longitud de onda de $\pu{242 nm}$. Si el fotón choca contra el átomo de sodio, que sólo podría rebotar: esto se llama dispersión. Pero otra gran posibilidad es que el fotón es absorbido (es decir, "tomado en', como lo fueron) por el sodio del 3 electrones de valencia. La energía de un $\pu{242 nm}$ fotón es $E_{\pu{242 nm}} = h\nu = \frac{hc}\lambda$, donde $h = \pu{6.626 x 10^{-34} Js}$ e $c = \pu{2.9979E8 m/s} = \pu{2.9979E17 nm/s}$. Esta energía es $\pu{8.21E-19 J}$.

A continuación, el sodio del 3 de electrones tendrían la suficiente energía para escapar, es decir, 'break free', desde el átomo de sodio. El resultado sería una de iones de sodio, $\ce{Na+}$, y un electrón, $\ce {e-}$, que eran libres el uno del otro: el átomo de sodio ha sido ionizado, es decir, se ha convertido en un ion, por lo que la energía de la $\pu{242 nm}$ fotón es la energía de ionización de los 3 electrones en sodio. El uso de la $h$ e $c$ los valores, la energía de ionización, por un átomo de sodio, es $\pu{8.21 x 10^{-19} J}$. Para un mol de átomos de sodio, se multiplica por el número de Avogadro, lo que resulta en $\pu{494 kJ/mol}$.

Entonces, ¿dónde el infinito entrar en la foto? Así, un positivamente cargo de iones de sodio y el electrón que se escapó de atraer a: cargas opuestas se atraen. La de Coulomb la fuerza de atracción es una ley del cuadrado inverso, similar a la de la gravedad, por lo que el total de absoluta libertad significaría que el electrón era infinitamente lejos de los iones de sodio y tenía cero energía cinética, es decir, el cero de la energía de movimiento. Pero, como cuestión práctica, la separación puede ser relativamente pequeña, no es infinito! Como un asunto práctico, es conocido experimentalmente que un aislado de sodio átomo, haciendo su cosa en un vacío, puede ser ionizado por el resplandor de la $\pu{242 nm}$ luz sobre el mismo.

En tu ejemplo, supongamos que un ión de sodio, en el vacío, que pasó a recombinarse con un electrón libre. Asumir los iones de sodio y de electrones se están moviendo muy lentamente relativamente, por lo que no es insignificante el exceso de energía cinética: no queremos que el electrón a "arpón" los pobres de iones de sodio! El electrón podría caer en cualquier vacío orbital de los iones de sodio. Potencialmente, que es un número infinito de posibilidades, por lo tanto M. Farooq la respuesta (y dulce Grotian diagrama). El resultado sería la liberación de un fotón con longitud de onda más larga (numéricamente 'más grande') de $\pu{242 nm}$. Esta excitación (tiene más energía que un 'estado') átomo de sodio debe finalmente caer al 'estado' (el único estado donde se indefinidamente estable) mediante la emisión de uno o más fotones o tal vez llegar 'asaltado' de su exceso de energía, a través de colisión con otra cosa. Esta es la desactivación colisional.

Pero, ¿y si el electrón se cayó todo el camino hacia abajo, de un solo golpe, para el orbital 3s? A continuación, el átomo de sodio resultante sería en su 'estado', es decir, de menor energía (y sólo indefinidamente estable) del estado, y el fotón emitido sería en $\pu{242 nm}$.

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Owen Puntos 284

no hemos de ser dada la longitud de onda y frecuencia de la radiación emitida cuando el electrón de valencia (la undécima electrón cae desde n = infinito a n = 3? Lo que quiero decir es que la frecuencia de la convergencia de límite y de la radiación emitida desde n = infinity para n = 3 no es el mismo, y no hemos de utilizar el último? Lo que quiero decir es que la frecuencia de la convergencia de límite y de la radiación emitida desde n = infinity para n = 3 no es el mismo, y no hemos de utilizar el último? Gracias de antemano!

Interesante punto, pero la transición de n= infinity para algún valor de n dar lugar a un continuo. Este tipo de emisión que podría ocurrir a temperaturas extremadamente altas. Un electrón libre en un plasma o una fase de gas puede tener un continuum de energía cinética (es decir, no cuantificada) a diferencia de un salto de electrones a un núcleo. Cuando los electrones se recombinan un ion, esta recombinación conducirá a una emisión de un rango de longitudes de onda. Usted no puede decirle a un electrón libre a "caer" a un determinado nivel de energía. Sobre el papel puede parecer fácil, pero experimentalmente es muy difícil determinar una transición desde el infinito. Aunque Grotrian diagramas no son enseñadas en la química, que son muy útiles en la visualización de espectro de emisión. Eche un vistazo a la Grotrian diagrama de Na. Usted puede ver visualmente la convergencia de los límites y de las correspondientes longitudes de onda. Esta imagen es de su libro original en alemán.

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