Pengertian Tingkat Energi Atom

Seperti yang Anda ingat pada pelajaran kimia, atom terdiri dari elektron yang mengorbit di sekitar inti. Namun, elektron tidak dapat memilih orbit yang mereka inginkan. Mereka dibatasi untuk mengorbit hanya pada tingkat energi tertentu.

Elektron dapat melompat dari satu tingkat energi ke tingkat energi lainnya, tetapi elektron tidak dapat memiliki orbit dengan energi selain tingkat energi yang diizinkan.

Mari kita lihat atom paling sederhana, atom hidrogen netral. Tingkat energinya diberikan dalam diagram di bawah ini. Sumbu x menunjukkan tingkat energi elektron yang diizinkan dalam atom hidrogen, dinomori dari 1 hingga 5. Sumbu y menunjukkan masing-masing energi level dalam volt elektron (eV). Satu elektron volt adalah energi yang diperoleh elektron ketika ia bergerak melalui beda potensial satu volt (1 eV = 1,6 x 10^-19 Joule).tingkat energi

Elektron dalam atom hidrogen harus berada di salah satu tingkat energi yang diizinkan. Jika sebuah elektron berada di tingkat energi pertama, elektron harus memiliki energi tepat -13.6 eV. Jika berada di level energi kedua, harus memiliki energi sebesar -3,4 eV. Sebuah elektron dalam atom hidrogen tidak dapat memiliki -9 eV, -8 eV atau nilai lain di antaranya.

Katakanlah elektron ingin melompat dari tingkat energi pertama, n = 1, ke tingkat energi kedua n = 2. Tingkat energi kedua memiliki energi lebih tinggi daripada yang pertama, jadi untuk bergerak dari n = 1 ke n = 2, elektron perlu mendapatkan energi. Diperlukan gain (-3.4) – (-13.6) = 10.2 eV energi untuk mencapai tingkat energi kedua.

Elektron dapat memperoleh energi yang dibutuhkan dengan menyerap cahaya. Jika elektron melompat dari tingkat energi kedua ke tingkat energi pertama, elektron akan mengeluarkan energi dengan memancarkan cahaya. Atom menyerap atau memancarkan cahaya dalam paket diskrit yang disebut foton, dan setiap foton memiliki energi yang pasti. Hanya foton dengan energi tepat 10.2 eV dapat diserap atau dipancarkan ketika elektron melompat antara tingkat energi n = 1 dan n = 2.

Energi yang dibawa oleh foton bergantung pada panjang gelombangnya. Karena foton yang diserap atau dipancarkan oleh elektron yang melompat di antara n = 1 dan n = 2 tingkat energi harus tepat memiliki energi 10,2 eV, cahaya yang diserap atau dipancarkan harus memiliki panjang gelombang yang pasti. Panjang gelombang ini dapat ditemukan dari persamaan

E = hc / l,

di mana E adalah energi foton (dalam eV), h adalah konstanta Planck (4,14 x 10^-15 eV s) dan c adalah kecepatan cahaya (3 x 10^8 m / s). Kita bisa Menata ulang persamaan ini untuk menemukan panjang gelombang yang diberikan

l = hc / E.

Foton dengan energi 10,2 eV memiliki panjang gelombang 1,21 x 10^-7 m, di bagian spektrum ultraviolet. Jadi ketika sebuah elektron ingin melompat dari n = 1 ke n = 2, ia harus menyerap foton sinar ultraviolet. Ketika sebuah elektron turun dari n = 2 ke n = 1, ia memancarkan foton sinar ultraviolet.

Langkah dari tingkat energi kedua ke tingkat ketiga jauh lebih kecil. Hanya membutuhkan energi 1,89 eV untuk lompatan ini. Dibutuhkan lebih sedikit energi untuk melompat dari tingkat energi ketiga ke tingkat keempat, dan bahkan lebih sedikit dari yang keempat sampai kelima.

Apa yang akan terjadi jika elektron mendapatkan energi yang cukup untuk membuatnya sampai ke 0 eV? Elektron kemudian akan bebas dari atom hidrogen. Atom akan kehilangan elektron, dan akan menjadi ion hidrogen.

Tabel di bawah ini menunjukkan lima tingkat energi pertama dari atom hidrogen.

Tingkat energi

energi

1 -13.6 eV
2 -3.4 eV
3 -1.51 eV
4 -.85 eV
5 -.54 eV

Anda dapat menggunakan metode ini untuk menemukan panjang gelombang yang dipancarkan oleh elektron yang melompat di antara tingkat energi dalam berbagai unsur. Namun, menemukan tingkat energi yang benar menjadi jauh lebih sulit untuk atom yang lebih besar dengan banyak elektron. Bahkan, tingkat energi helium netral berbeda dari tingkat energi dari helium terionisasi tunggal! Oleh karena itu, kita akan melewatkan bagaimana menghitung semua level energi untuk atom yang berbeda untuk saat ini. Tingkat energi dipublikasikan dalam Buku Pegangan CRC tentang Kimia dan Fisika jika Anda ingin mencarinya.

Related Posts