Mẫu nguyên tử BO(Quang phổ hydro)

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

390
lượt xem 64
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiên đề về trạng thái dừng: Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái dừng có năng lượng xác định, gọi là trạng thái dừng. Trong các trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ Chú ý: Năng lượng của nguyên tử ở trạng thái dừng bao gồm động năng của các êlêctron và thế năng của chúng đối với hạt nhân. Để tính toán năng lượng của các electron Bo vẫn sử dụng mô hình hành tinh nguyên tử II. ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mẫu nguyên tử BO(Quang phổ hydro)

-1- Mẫu nguyên tử BO(Quang phổ hydro) Lý thuyết: I. Tiên đề về trạng thái dừng: Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái dừng có năng lượng xác định, gọi là trạng thái dừng. Trong các trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ Chú ý: Năng lượng của nguyên tử ở trạng thái dừng bao gồm động năng của các êlêctron và thế năng của chúng đối với hạt nhân. Để tính toán năng lượng của các electron Bo vẫn sử dụng mô hình hành tinh nguyên tử II. Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử: Trạng thái dừng có năng lượng càng thấp thì càng bền vững. Trạngt hái dừng có năng lượng càng cao thì càng kém bền vững. Do đó khi nguyên tử ở trạng thái có năng lượng lớn bao giờ cũng có xu hướng chuyển sang trạng thái dừng có mức năng lượng nhỏ - Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng Em sang trạng thái dừng có năng lượng En ( Với Em>En) thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu Em-En, tức là ε = hf mn = Em − E n . Với fmn là tần số ánh sáng của bước sóng ứng với phôtôn đó. Ngược lại, nếu nguyên tử đạng ở trạng thái dừng có năng lượng thấp En mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu Em-En, thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng Em lớn hơn. Em hfmn fmn En - Trong các trạng thái dừng electron chuyển động trên những quỹ đạo có bán kính xác định: rn=n2.r0 với r0=5,3.10-11m 13,6(eV ) - Năng lượng của các trạng thái dừng: En= − , n=1, 2, 3… n2 III. Giải thích sự tạo thành Quang phổ vạch a) Người ta thấy các vạch trong quang phổ phát xạ của H sắp xếp thành những dãy xác định tách rời hắn nhau - Trong vùng tử ngoại có một dãy gọi là dãy Laiman - Thứ hai là dãy gọi là Banme. Dãy này có một phần nằm trong vùng tử ngoại và một phần nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy, phần này có 4 vạch là đỏ( H α ; λα = 0,6563µm ),lam ( H β ; λβ = 0,4816µm ),chàm( H γ ; λγ = 0,434µm ), tím ( H δ ; λδ = 0,4102µm )
-2- - Trong vùng hồng ngoại coá dãy gọi là Pasen: b) Sơ đồ chuyển hoá các mức năng lượng: P O N M L K Laiman Banme Pasen -Dãy Liman tạo thành khi electron chuyển từ mức năng lượng bên ngoài về mức năng lượng K - Dãy Banme tạo thành khi electron chuyển từ mức năng lượng bên ngoài về mức năng lượng L Hα : M → L ; H β : N → L ; H γ : O → L H δ : P → L - Dãy Pasen tạo thành khi electron chuyển từ mức năng lượng bên ngoài về mức năng lượng M IIII.Một số tính chất cấn nhớ: a) f21>f32>f43>………… b) λ21 < λ32 < λ43 ........... c) f21
-3- Dạng 1. Tìm lại công thức tính bước sóng của vạch quang phổ bằng lý thuyết Câu 1. Công thức thực nghiệm xác định bước sóng vạch quang phổ của nguyên tử Hidrô là λ cho bởi công thức: 1 1 1 = R( − ) 2 Với n2>n1Tìm l ại bằng lý thuyết và tính λ 2 n1 n2 13,6eV Biết: En= − 2 n 1 1 1 Câu 2. Dựa vào công thức: λ = R( n 2 − n 2 ) với R=1,09737.107 (1/m) 1 2 H α , H β , H γ , H δ và vạch tiếp theo( tức vạch Hãy tìm bước sóng các vạch thứ 5) trong dãy Banme. Từ đó, xác định các vạch nói trên nằm trong vùng nào(hồng ngoại, nhìn thấy, tử ngoại). Dạng 2. Tính bước sóng, tần số, mức năng lượng và mối quan hệ giữa các bước sóng của các vạch quang phổ Câu 1. Một nguyên tử từ trạng thái dừng có mức năng lượng EM=-1,5eV sang trạng thái có năng lượng EL=-3,4V. Tìm bước sóng của bức xạ được phát ra. Câu 2. Năng lượng của các trạng thái dừng trong nguyên tử Hidrô lần lượt là EK=-13,6eV; EL=-3,4eV; EM=-1,51eV; EN=-0,85eV; EO=-0,54eV. Hãy tìm bước sóng của các bức xạ tử ngoại do nguyên tử hidrô phát ra Câu 3. Vạch thứ 2 trong dãy Lyman có bước sóng λ31 = 0,103µm . 1. Vạch thứ nhất trong dãy Lyman có bước sóng λ21 = 0,122µm . chứng tỏ trong dãy Banme có một vạch quang phổ có bước sóng có quan hệ với hai bước sóng trên. Tìm bước sóng đó 2. Vạch thứ ba trong dãy Lyman có bước sóng λ41 = 0,097 µm . chứng tỏ rằng trong dãy Parsen có một vạch quang phổ có bước sóng có quan hệ với 2 bước sóng λ31 và λ41 đã cho. Tính bước sóng đó Câu 4. Cho biết bước sóng ứng với 3 vạch quang phổ của nguyên tử Hidrô trong dãy Pasen ở vùng hồng ngoại là λ1 = 1,875µm λ2 = 1,282µm , λ3 = 1,093µm và vạch đỏ (H α ) trong dãy Banme là λα = 0,656µm a. Hãy tính các bước sóng λ β , λγ , λδ ứng với 3 vạch lam (H α ), chàm (H β ), tím (H δ )
-4- b. Vẽ sơ đồ biểu diễn các mức năng lượng và sự chuyển mức năng lượng của electron tương ứng với các vạch quang phổ trên Câu 5. Êlectron trong nguyên tử hidrô chuyển từ quỹ đạo L ứng với mức năng lượng E2=-3,4eV về quỹ đạo K ứng với mức năng lượng E1=-13,6eV a. Tính bước sóng λ của bức xạ phát ra b. Chiếu bức xạ có bước sóng λ nói trên vào catốt của một tế bào quang điện làm bằng kim loại có công thoát A=2eV. Tính động năng ban đầu cực đại của electron và hiệu điện thế hãm dòng quang điện Uh Câu 6. Trong quang phổ của hidrô các bước sóng λ của các vạch quang phổ như sau: λ21 = 0,121568µm , λ32 = 0,656279 µm , λ43 = 1,8751µm a. tìm tần số ứng với các bức xạ trên b. Tính tần số vạch quang phổ thứ 2, thứ 3 của dãy Lyman Câu 7. Biết bước sóng ứng với hai vạch đầu tiện trong dãy Lyman của quang phổ hidrô là λ L1 = 0,122µm và λ L 2 = 103nm . biết mức năng lượng của trạng thái kích thích thứ hai trong quang phổ hidrô là –1,51eV 1. tìm bước sóng của vạch H α trong quang phổ nhìn thấy được 2. Tìm mức năng lượng của trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích thứ nhất( theo đơn vị eV) Câu 8. Bước sóng của vạch quang phổ đầu tiện trong dãy Laiman là λ0 =122nm, của vạch H α và H β trong dãy Banme lần lượt là λ1 = 656nm , λ2 = 486nm Hãy tính: Bước sóng của vạch quang phổ thứ hai trong dãy Lâimn và vạch đầu tiên trong dãy Pasen Câu 9. Bước sóng của vạch quang phổ thứ nhất trong dãy Laiman của quang phổ Hidro là λ0 = 0,122µm Bước sóng của ba vạch quang phổ H α , H β , H γ lần lượt là λ1 = 0,656 µm, λ2 = 0,486 µm, λ3 = 0,434µm a. Tính tần số của bốn bức xạ nói trên b. Tính bước sóng của hai vạch tiếp theo trong dãy Laiman và hai vạch đầu trong dãy Pasen Câu 10. Trong quang phổ Hiđrô, biết bước sóng của các vạch đầu tiên trong dãy Laiman là λ21 = 0,1216µm , dãy Banmê là λ32 = 0,6563µm và dãy Pasen là λ43 = 1,8751µm . Hãy xác định bước sóng của các vạch quang phổ thứ 2, thứ 3 trong dãy Laiman và vạch thứ 2 trong dãy Banme.
-5- Câu 11. Biết bước sóng ứng với 3 vạch trong dãy Banme của Hiđro là λα = 0,656 µm, λ β = 0,486 µm, λγ = 0,434 µm . Có thể xác định được bước sóng nào khác trong các vạch quang phổ còn lại. Câu 12. Trong quang phổ H bước sóng của các vạch quang phổ như sau: -Vạch thứ nhất trong dãy Banme: λ21 = 0,121568µm -Vạch H α của dãy Banme: λ32 = 0,656279µm -Ba vạch đầu tiên của dãy Pasen: λ43 = 1,8751µm; λ53 = 1,2818µm; λ63 = 1,0938µm a. Tính tần số dao động của các bức xạ trên. b. Tính bước sóng của hai vạch quang phổ thứ hai và thứ ba của dãy Laiman và các vạch H α ; H β ; H δ của dãy Banme. Dạng 3. Bước sóng dài nhất và ngắn nhất trong các dãy Lý thuyết: Ta có khi electron chuyển từ mức năng lượng m về mức năng lượng n cho trước ta có: hc 1 1 = 13,6eV ( − ) λ 2 m2 n Bước sóng dài nhất ứng với: m=n+1 Bước sóng ngắn nhất ứng với: m= ∞ ……………………………………………………………………………….. Câu 1. Áp dụng công thức tính bước sóng của vạch quang phổ Hidrô: 1 1 1 = R( − ) Với R=1,1.107m/s λ n2 m2 Hãy tính các bước sóng dài nhất và ngắn nhất trong dãy Lyman, Banme và Parsen. Câu 2. Cho ba vạch có bước sóng dài nhất trong ba dãy quang phổ Hdro là λ1L = 0,1216 µm (Lyman), λ1B = 0,6563µm (Banme) và λ1P = 1,8751µm (Parsen) 1. Có thể tìm được bước sóng của các vạch nào khác, các vạch đó thuộc miền nào của thang sóng điện từ 2. Cho biết năng lượng cần thiết tối thiểu để bứt điện tử ra khỏi nguyên tử Hdrô là 13,6eV tính bước sóng ngắn nhất của vạch quang phổ trong dãy Parsen Câu 3. Ba vạch có bước sóng dài nhất trong dãy Laiman của nguyên tử Hidro là λ1 = 0,122µm; λ2 = 0,1028µm; λ3 = 0,0975µm . Hỏi khi nguyên tử Hidro bị kích thích sao cho electron chuyển lên quỹ đạo N thì nguyên tử có thể phát ra các bức xạ ứng với vạch nào trong dãy Banme? Tính năng lượng của
-6- Phôtôn ứng với các bức xạ đó. Cho hằng số Plăng h=6,625.10-34Js; Vận tốc ánh sáng trong chân không c=3.108m/s Dạng 4. Năng lượng Iông hoá Lý thuyết: Năng lượng Iôn hoá của nguyên tử H2 là năng lượng phải cung cấp để electron chuyển từ mức năng luợng E1 đến mức năng lượng E∞ = 0 W = E ∞ − E1 = 0 − E1 = 13,6(eV ) Câu 1. 1. Năng lượng Iôn hoá của nguyên tử Hidrro là gì? Tính năng lượng Iôn hoá nguyên tử Hidrô 2. Năng lượng Iôn hoá của nguyên tử Hêli là gì? (Hêli có 2 năng lượng Iôn hoá) Năng lượng Iôn hoá thứ nhất của Hêli bằng 23,6eV. Một nguyên tử Hêli ở trạng thái kích thích có năng lượng –21,4eV. Khi chuyển xuống trạng thái cơ bản nó phát ra bức xạ có bước sóng bằng bao nhiêu, vạch tương ứng thuộc miền gì của quang phổ? Câu 2. Bước sóng dài nhất trong dãy Lyman là 0,1215µm , bước sóng ngắn nhất trong dãy Banme là 0,365µm Biết: h=6,625.10-34Js; e=1,6.10-19C 1. Với các số liệu trên hãy tìm năng lượng cần thiết để bứt electron ra khỏi nguyên tử của nó khi electron ở trên quỹ đạo K 2. Biết năng lượng của electron trong nguyên tử Hidrô có biểu thức: Rh En = − n2 Với: R là hằng số, n là số nguyên 1, 2, 3…. N=1 ứng với quỹ đạo K, n=2 ứng với quỹ đạo L,… Tìm R Câu 3.Các mức năng lượng của nguyên tử hidrô có trạng thái dừng được xác 13,6eV định bằng công thức: E n = − với n là số nguyên; n=1 ứng với mức cơ n2 bản K; n =2, 3, 4.. ứng với mức kích thích L, M, N.. a. Tính ra Jun năng lượng Iôn hoá của nguyên tử hidrô b. Tính ra mét bước sóng của vạch đỏ H α trong dãy Banme Câu 4. Vạch đầu tiên trong dãy Lyman và vạch cuối cùng trong dãy Banme trong quang phổ hidrô lần lượt có bước sóng là λ1 = 0,365µm và λ2 = 0,1215µm . Dựa vào đó hãy tính năng lượng Iôn hoá của nguyên tử hidrô Câu 5. Giá trị năng lượng của các trạng thái dừng của nguyên tử H cho bởi công thức:
-7- Rh En=- 2 n - h: hằng số Plăng -R: Một hằng số -n: Số tự nhiện Cho biết năng lượng iôn hóa của nguyên tử H là 13,5eV. Hãy xác định những vạch quang phổ của H xuất hiện khi bắn phá nguyên tử H ở trạng thái có bản bằng chùm electron có động năng 12,5eV Câu 6. Vạch đầu tiên của dãy Laiman và vạch cuối cùng của dãy Banme trong quang phổ H có các bước sóng λ1 = 0,1218µm và λ2 = 0,3653µm . Tính năng lượng iôn hoá của H ở trạng thái cơ bản (theo đon vị eV) Dạng 5. Năng lượng kích thích của nguyên tử hidrô Lý thuyết: Năng lượng kích thích nguyên tử hidrô có thể là năng lượng của phôtôn hoặc động năng của electron bắn vào hạt nhân. - Đối với phôtôn: Nguyên tử hidrô chỉ hấp thụ những phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu mức năng lượng: hf = E m − E n - Đối với động năng của electroon: Khi cung cấp cho electron năng lượng W thì electron chuyển từ quỹ đạo n lên quỹ đạo m ta có: Em ≤ W+En < Em+1 Câu 1. Vạch của dãy Pasen có bước sóng λ1 = 1875nm và λ2 = 1281nm ứng với sự chuyển giữa các mức năng lượng nào. Câu 2. Khi electron trong nguyên tử H chuyển từ quỹ đạo thứ n về quỹ đạo thứ m=2 thì phát ra bức xạ có bước sóng λ = 0,487 µm . Hãy tìm bán kính quỹ đạo thứ n Câu 3. Muốn thu được 3 vạch và chỉ 3 vạch quang phổ thì năng lượng kích thích nguyên tử Hidrô là bao nhiêu và tính bước sóng của 3 vạch quang phổ ấy Câu 4. Có những vạch quang phổ nào xuất hiện khi kích thích nguyên tử Hodrô ở trạng thái cơ bản bằng các electron có năng lượng W=12,5eV Câu 5. Ba vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Lyman của nguyên tử Hidrô có bước sóng lần lượt là λ1 = 1216 A0 , λ2 = 1026 A0 và λ3 = 973 A0 . hỏi nếu nguyên tử hidrô bị kích thích sao cho electron lên quỹ đạo N thì nguyên tử có thể phát ra những vạch nào trong dãy Banme? Tính bước sóng của các vạch đó. Câu 6. Êlectron của nguyên tử Hidro ở trạng thái cơ bản thu năng lượng 12,1eV
-8- a. êlectron này chuyển lên tới mức năng lượng nào b. Nguyên tử H được kích thích như trên đây có thể phát ra các bức xạ có bước sóng bằng bao nhiêu. Câu 7. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có tần số f=2,924.10 15Hz vào một khối khí hidrô ở nhiệt độ và áp suất thích hợp, khi đó trong quang phổ phát xạ của hidrô chỉ có ba vạch ứng với các tần số f1, f2, f3 biết f1=f; f2=2,4669.1015Hz và f3
-9- b. Một phôtôn có năng lượng 16eV làm bật êlectron ra khỏi nguyên tử hidrô ở trạng thái cơ bản (n=1). Tìm vận tốc electron khi bật ra. Câu 11. Cho một chùm electron bắn phá các nguyên tử H ở trạng thái cơ bản để kích thích chúng. a. Xác định vận tốc cực tiểu của các electron sao cho có thể làm xuất hiện tất cả các vạch của quang phổ phát xạ của H b. Muốn cho quang phổ H chỉ có một vạch thì năng lượng của electron phải nằm trong khoảng nào? Câu 12. Biết rằng các mức năng lượng của nguyên tử Na là: E1=-5,14eV(trạng thái cơ bản); E2=-3.03eV; E3=-1,93eV; E4=-1,51eV; E5=- 1,38eV; E6=-0,86eV 1. Nguyên tử natri chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản và phát ra phôtôn có λ = 589nm . Hãy chỉ ra sự thay đổi năng lượng tương ứng với các mức năng lượng liên quan. 2. Nguyên tử Na có thể hấp thụ một phôtôn có năng lượng 3eV không? Vì sao? 3. Nguyên tử Na ở trạng thái cơ bản va chạm với một electron có năng lượng 3eV. Trong quá trình tương tác nguyên tử thực tế đứng yên, chỉ chuyển từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích đầu tiên. Tìm động năng của electron sau va chạm. Dạng 6. Tìm vận tốc, số vòng quay bán kính quỹ đạo dừng, năng lượng trong nguyên tử hidrô Câu 1. Trong nguyên tử H, bán kính quỹ đạo dừng được tính theo công thức rn=n2r0 với r0=5,3.10-11m, n là các số nguyên dương 1, 2, 3 …Hãy tính bán kính quỹ đạo thứ 5 và vận tốc của electron ở quỹ đạo đó Câu 2. Trong nguyên tử H bán kính quỹ đạo dừng và năng lượng của electron trên các quỹ đạo đó có biểu thức: Eo rn = n 2 .ro ; E n = − 2 n Trong đó ro=5,3.10-11m; Eo=13,6(eV), n là các số nguyên dương 1. Xác định bán kính quỹ đạo thứ 2, thứ 3 và tính vận tốc của electron trên các quỹ đạo đó 2. Biễu diễn các chuyển dời sau đây trên sơ đồ các mức năng lượng của nguyên tử H: a. Từ trạng thái cơ bản đầu tiên(n=1) đến trạng thái kích thích thứ hai (n=2) b. Từ trạng thái thứ n=4 đến trạng thai n=2 c. Chuyển dời với sự iôn hoá khi nguyên tử H ở trạng thái cơ bản 3. Tính bước sóng của các phôtôn(phát xạ hoặc hấp thụ) tương ứng với các chuyển- dời trên.
- 10 - Câu 3. Điện tử trong nguyên tử H chuyển động trên các quỹ đạo tròn do lực tương tác giữa hạt nhân và điện tử (Culông) a. Biết vận tốc của electron ở quỹ đạo thứ hai (L) là 2.106m/s. Tìm vận tốc của electron trên quỹ đạo thứ 4(N) b. Cho bước sóng của các vạch đỏ, lam, chàm trong quang phổ H là: λα = 0,6563µm; λ β = 0,4861µm; λγ = 0,434 µm Tìm bước sóng của hai vạch đầu tiên trong dãy Pasen. Câu 4. Nguyên tử hidro gồm một hạt nhân quay xung quanh nó lực tương tác giữa hạt nhân và electron là lực culông Tìm vận tốc của electron khi nó chuyển động trên quỹ đạo có bán kính r0=5,3.10-11m(quỹ đạo K). Tù đó tìm số vàng quay của electron trong một đơn vị thời gian Biết: K=9.109Nm2/C2; me=9,1.10-31kg, e=1,6.10-19C Câu 5. Biết bán kính quỹ đạo dừng thứ n nghiệm đúng: h 2πr = n mV CMR: r=n2r0. Tính r0 Biết: K=9.109Nm2/C2; me=9,1.10-31kg, e=1,6.10-19C, h=6,625.10-34Js Câu 6. Thế năng của electroon trong nguyên tử Hidrô là: 2 Et=- K e (r là bán kính nguyên tử) r Chứng minh rằng năng lượng của nguyên tử Hidrô ở trạng thái dừng thứ n 13,6eV là: E n = − n2 Biết: K=9.109Nm2/C2; me=9,1.10-31kg, e=1,6.10-19C, h=6,625.10-34Js Câu 7. Trong nguyên tử Hidrô bán kính quỹ đạo dừng và năng lượng của êlectron trên các quỹ đạo dừng đó có biểu thức: Eo rn = n 2 ro ; E n = − 2 n Trong đó ro=5,3.10-11m, Eo=13,6(eV) a. Xác định bán kính quỹ đạo thứ 2, 3 và tìm vận tốc êlêctron trên quỹ đạo đó. b. Tìm bước sóng giới hạn của dãy Banme, biết rằng các vạch phổ của dãy Banme ứng với sự di chuyển từ trạng thái n>2 về trạng thái n=2 c. Biết bước sóng của 4 vạch đầu tiện trong dãy Banme λα = 0,65µm; λ β = 0,486 µm; λγ = 0,434 µm; λδ = 0,41µm , hãy tính các bước sóng ứng với 3 vạch đầu tiên của dãy Pasen thông qua các bước sóng đó. Câu 8. Nguyên tử hidro gồm một hạt nhân và một electron quay xung quanh hạt nhân này. Lực tương tác giữa hạt nhân và electron là lực culông
- 11 - a. Tính vận tốc của êlectron của electron khi nó chuyển động trên quỹ đạo có bán kính ro=5,3.10-11m (Quỹ đạo K). Từ đó tìm số vòng quay của electron trong một đơn vị thời gian. b. Cho biết năng lượng của electron trong nguyên tử hidrô có biểu thức: Rh En=- 2 n - h: hằng số Plăng - R: Một hằng số - n số tự nhiên Cho biết bước sóng dài nhất trong dãy Laiman bằng 1215A 0; bước sóng ngắn nhất trong dãy Banme bằng 3650A0 - Tính năng lượng cần thiết để bứt êlectron ra khỏi nguyên tử H khi nó ở trên quỹ đạo K. - Tính giá trị R.