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Spectre de l'atome d'hydrogène



  1. #1
    tribek

    Spectre de l'atome d'hydrogène


    ------

    Bonjour, j'ai quelques problèmes à résoudre sur cet exercice:

    On fournit à un échantillon d'hydrogène sous pression réduite, initialement à l'état fondamental, assez d'énergie pour que le spectre d'émission comporte 4 raies appartenant au domaine du visible.

    I) Sur quel état excité se trouve t-il ?
    II) Combien de raies au total pourra t-on observer dans le spectre d'émission ? Faire un schéma.
    III) Quelle quantité d'énergie faudrait-il fournir à une mole d'atome d'hydrogène pour observer ce spectre ?
    IV) Déterminer la longueur d'onde de la raie correspondant à la transition de plus grande fréquence

    Dans cet exercice je n'arrive pas à trouver la question I) et III)

    La question II) est facile lorsqu'on trouve sur quel état est excité l'atome d'hydrogène.
    La question IV) il suffit d'appliquer la formule de Rydberg: 1/(landa) =R(h)*((1/n²)-(1/n2²)).

    D'après ce que j'ai compris du sujet, le spectre d'émission comporte 4 raies du domaine du visible, ce qui veut dire que nous sommes dans la série de Balmer. Et donc l'atome d'hydrogène se trouverai sur l'état excité E6 (n=6) (afin que l'on ai 4 raies). Mais dans ce cas là la question II) est donné, vu que dans le sujet, il y a marqué 4 raies.
    Ou sinon on peut peut être prendre la série de Lyman, je sais qu'il y a des UV visibles mais dans ce cas là, l'état excité serait E5 (n=5).

    Enfin pour la question III) je sais juste qu'à l'état fondamental, E1= -K*Z/n² = -13,6 eV. Si dans le cas où n=6, on aurait E6= -K*Z/n² = -13,6*1/36 = -0,38 eV ?

    Voilà je sollicite votre aide s'il vous plaît!

    -----

  2. #2
    moco

    Re : Spectre de l'atome d'hydrogène

    La série de Balmer contient les raies dont les transitions arrivent au niveau excité de nombre quantique 2. Pour qu'on observe 4 raies dans le visible ou le proche UV, il faut que l'état excité de H soit celui où n = 6, et que les transitions correspondent aux sauts 6->2, 5->2, 4->2, 3->2. Il y a encore d'autres transitions qui appartiennent à la série de Paschen donc qui correspondent aux transitions vers le niveau 3, à savoir 6->3, 5->3 et 4->3. Mais ces transitions sont dans l'infra-rouge. Et il y a encore les transitions de l'infra-rouge lointain 6->4, 5->4, et 6->5. Sans oublier les transitions de l'ultra-violet appartenant à la série de Lyman, et qui correspondent au retour vers le niveau 1. Cela devrait te suffire pour résoudre les autres questions.

  3. #3
    tribek

    Re : Spectre de l'atome d'hydrogène

    Oui je vois, c'est bien ce que je pensais. Pour qu'il y est 4 raies dans le domaine du visible (Balmer) l'atome d'hydrogène est à l'état excité n=6
    Je vous remercie pour cette réponse.
    Néanmoins, la question numéro 3 me pose encore problème. Dans la question on demande la quantité d'énergie mais ce qui me pose problème c'est "pour une mole d'atome d'hydrogène". C'est ce que j'ai du mal à cerner.

  4. #4
    curieuxdenature

    Re : Spectre de l'atome d'hydrogène

    Bonjour

    si tu as trouvé la plus grande fréquence ça ne pose pas de problème.
    N'oublie pas que c'est de la transition N6 sur N2 (couche P sur la couche L) qu'il est question, le niveau fondamental (couche K) n'a pas de rapport avec la question.
    Après c'est un problème de conversion : 1 eV = ? Joules; 1 mole = 6.022 10^23 molécules (et sans oublier que 1 molécule H2 = 2 atomes H...).
    L'electronique, c'est fantastique.

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