Energija elektrona u atomu    Energija elektrona u atomu-zadaci   Primjena Bohr-ove teorije na linijskim spektrima gasa vodonika                                    

                                          Primjena Bohr-ove teorije na linijskim spektrima gasa vodonika-zadaci  Galerija     Kviz

Energija elektrona u atomu

Energija elektrona se računa u odnosu na jezgro atoma. Zbog toga se energija elektrona je unutrašnja energija atoma. Pošto se elektron kreće po orbiti on ima kinetičku energiju, a ima i potencijalnu energiju jer se nalazi u polju Kulonove sile.

Ukupna energija elektrona na nekoj n-toj orbiti jednaka je zbiru ove dvije energije :

                         E = E_k + E_{p  ,}  E= ½  mv_n² + k* q₁q₂ /r_n

Pošto je naelektrisanje jezgra q₁=Ze, a q₂=-e, naelektrisanje elektrona dobija se kao  ½  mv_n²-k*Ze²/r_n.

Nakon zamjena formula za brzinu i poluprečnik orbite, slijedi formula za energiju elektrona na n-toj orbiti : E_n=E_1,H* Z²/n²     , za n=1,2,3,.. Nakon zamjene konstanti dobija se vrijednost E_n=-13, 6  eV.

Jedinica za male energiju u mikrosvijetu je elektron-volt (eV) i iznosi 1eV=1,602*10^-19J. Minus u formuli ukazuje na to da je elektron u polju privlačne sile . Iz toga slijedi , da i energija elektrona može imati samo diskretne veličine , odnosno da je kvantovana veličina.

Kada se elektron nalazi na prvoj orbiti u stabilnom stanju ima najniži energijski nivo.

Svako elektronsko stanje definisano je jedinstvenim rasporedom elektrona.Elektronsko stanje koje ima najnižu energiju, naziva se osnovno  stanje.Ostala stanja, pobuđena stanja, obično jako kratko traju. Ta stanja, emitovanjem fotona ili vibracijskom  relaksacijom, prelaze u osnovno stanje.Kada je elektron u osnovnom stanju, kaže se da je i atom u osnovnom stanju.

Elektron koji se nalazi u pobuđenom stanju ima energijski nivo viši u odnosu nivo u osnovnom stanju.

Osnovno stanje označava se slovom X, a pobuđena stanja Istog multipliciteta (istog broja nesparenih  elektrona), velikim slovima A, B, C... Stanja drugačijeg multipliciteta, označavaju se malim slovima a, b, c...

Svako  deformisanje  molekule vodi  povećanju potencijala.Potencijal za deformisanje  molekule je drugačiji za svako  elektronsko  stanje, a svako elektronsko stanje, zavisno od potencijala  sadrži više vibracijskih stanja. Svako vibracijsko stanje sadrži i više rotacijskih stanja. Skup  svih  vibracijskih i rotacijskih stanja jednog  elektronskog stanja naziva se elektronski sistem.

Energija jonizacije ili energija veze jednaka je najmanjoj energiji koju je potrebno predati elektronu da bi on prešao iz osnovnog stanja u slobodno stanje u kojem je njegova energija jednaka nuli.

U  atomu vodonika energija elektrona u osnovnom stanju iznosi E₁=-13,6eV, a najmanja energija u slobodnom stanju iznosi E₀=0.

Slijedi da je promjena energije elektrona pri prelazu iz osnovnog u slobodno stanje: ΔE=E₀-E_1,  ΔE=0-(-13,6eV),  ΔE=13,6Ev.

Prema tome, energija jonizacije za atom vodonika iznosi E_j,H = IE_1,HI, E_j=13,6eV

Ako se elektronu dovede veća energija od energije jonizacije onda se taj višak energije transformiše u kinetičku energiju elektrona u osnovnom stanju.

U opštem slučaju, energija jonizacije atoma vodonikovog tipa dobija se iz formule E_n= E_1,H*Z²/n².

Pošto energija jonizacije ima pozitivnu  vrijednost uzima se apsolutna vrijednost  energije,

E_J= |E_1,H|*Z²/n²