Ions hydrogenoides et transitions electroniques

[pdg05]

Bonjour, j'ai un probleme a résoudre:

On considere un mélange théorique d'atomes et d'ions en phase gazeuse : atome d'hydrogene dans son état fondamental, ion He+ dans son état excité ni(He+)=2 et ion Li2+ dans son état excité ni(Li2+)=6

Il est demandé dans une premiere question de calculer en eV l'énergie de désexcitation de l'ion Li2+ depuis son état initial ni (Li2+)=6 vers l'état final nf(Li2+)=3 c'est a dire le photon émis lors de cette désexcitation.

J'ai trouvé /\E = 10.2 eV


Il est demandé ensuite : Ce photon peut-il etre absorbé par l'atome H et/ou l'ion He+ contenus dans le mélage étudié ? Vous dvcrirez l'état final du systeme obtenu.

Et la je suis bloqué car je ne comprends par le lien qu'il faut faire sachant qu'on nous donne que l'état fondamental pour l'un et l'état excité pour l'autre.

Si vous avez une idée dites moi svp

Merci d'avance
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[Glxblt76]

Bonjour,

Pour que le photon émis soit absorbé par l'un ou l'autre de ces atomes, il faut qu'il entre en résonance avec leur état, c'est-à-dire qu'il faut que l'énergie du photon émis lors de la désexcitation du lithium soit égale à l'énergie du passage d'un état à un autre (n'importe lequel) pour l'un ou l'autre de ces atomes.

Cela résulte de la mécanique quantique : les états d'énergie étant discrets, s'il n'y a pas de résonance, il est impossible que le photon soit absorbé.

Je te laisse faire les calculs pour connaître la réponse en fonction des données que tu as, honnêtement, je ne connais pas la réponse à l'avance.

[pdg05]

Merci pour ta réponse.
C'est bien ce que j'avais compris mais comme tu dis ''état de passage de l'un a l'autre, n'importe lequel'' je n'ai que l'un des deux états pour l'hygrogene (fondamental) et idem pour He+ (excité) du coup je n'arrive pas a faire le calcul

[Glxblt76]

Sur ce lien : http://uel.unisciel.fr/chimie/strucm...ch03_4_01.html tu as la recette de cuisine. Si ton hydrogénoïde est à l'état fondamental, n = 1. Après, le premier état excité c'est n = 2. Z de H c'est 1, Z de He c'est 2. Pour Li2+ au troisième état excité, n = 4 et Z = 3. Pour Li2+ au sixième état excité, n = 7 et Z = 3. Si tu travailles en unités atomiques tu n'as besoin de rien d'autre, tu peux donc comparer les résultats obtenus avec l'hydrogène, l'hélium et le lithium.

Résumé : tu peux calculer toutes tes énergies en connaissant juste Z et n.

PS : Tu as compris d'où sortent les chiffres que j'ai marqués ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[pdg05]

Merci, oui j'ai compris ces nombres.
Du coup pour l'atome H, j'ai pris l'etat fondamental et l'etat excite 1 et apres calculs mon /\E = 6.8 eV
Pour l'ion He+, j'ai pris l'etat excite 2 (celui propose) et l'etat excite 3 et apres calculs, mon /\e = 7.54 eV

Or l'energie du photon etait de 10.2 eV donc du coup il ne peut pas etre absorbe ?

J'ai l'impression qu'il y a quand meme quelque chose que je n'ai pas saisi pour la methode a suivre...

[Glxblt76]

Ca peut être n'importe quel état excité. Il faut que tu regardes si l'un de tes changements d'état correspond au changement de l'état du lithium proposé (résonance).

Donc : Lithium c'est ZLi²/n6² - ZLi²/n3². Il faut que tu regardes si DeltaE Li 6 -> 3 est égal à - DeltaE H 1 -> x et/ou - DeltaE He 2 -> x.

Moi j'aurais fait par essais erreurs en essayant d'encadrer les valeurs.

[pdg05]

Je n'ai pas compris ce que tu veux dire par ZLi²/n6² - ZLi²/n3² la formule de l'energie a un etat n c'est pourtant -Ryd * Z² / n²
du coup que veut dire la division n*6² ?

[Glxblt76]

Pardon je voulais dire -DeltaE H 0 -> x et/ou Delta He 1 -> y
(Etat fondamental : état 0 représenté par n = 1, et je différencie x et y pour bien montrer que ce n'est pas le même état, même si par hasard ça peut l'être)

Et ce que j'ai voulu marquer (pas assez rigoureusement) c'est :

ΔE_{Li 6 -> 3} = E_final - E_initial = Z_Li²/n_{3, Li²⁺}² - Z_Li²/n_{6, Li²⁺}²

J'ai mis la formule en unités atomiques.

[pdg05]

Bon finalement f'ai compris, et j'arrive bien a la meme valeur de mon delta pour mes trois atome. donc je peux conclure que le photon est bien absorne par l'hydrogene et par l'ion He2+.
Du coup, si maintenant je dois decrire l'etat final du systeme obtenu, est ce que dire que mon photon emis suite a la desexcitation est absorbe par l'atonme d'hydrogene et par l'ion He2+ suffit ?

Merci encore de ton aide

[Glxblt76]

Il n'y a qu'un photon, il est donc absorbé par l'un ou par l'autre des deux atomes, si j'ai bien compris ton problème. Il n'est pas absorbé par les deux à la fois. Toutefois d'après tes calculs les deux en ont la possibilité.

[pdg05]

Merci encore !

[Eva89]

Bonjour,
je lis dans ton exercice " décrivez l'état final du système obtenu" mais je comprends pas ce qu'il faut faire. Quelqu'un peut m'expliquer ?
Merci d'avance !

[Imhere]

Tiens tiens, j'ai le même énoncé que toi !

Par contre je trouve que le photon ne peut être absorbé que par l'atome H, de son état fondamental à n=2, Delta = 10.2eV comme pour le photon de la desexcitation De n(Li)=6 à n(Li)=3.

Pour l’état final : je me pose aussi la question, est-ce que c'est ça ?
atome hydrogène excité n=2
He+ excité n=2
Li2+ excité n=3

[curieuxdenature]

Par contre je trouve que le photon ne peut être absorbé que par l'atome H, de son état fondamental à n=2, Delta = 10.2eV comme pour le photon de la desexcitation De n(Li)=6 à n(Li)=3.

Bonjour

si c'est le même exercice, il y a dans le mélange 3 sortes d'atomes.

1- H neutre qui absorbe un photon de 10.2 eV pour passer du fondamental n=1 au final n=2
2- He+ qui absorbe un photon de 10.2 eV pour passer de n=2 au final n=4
3- Li++ qui absorbe un photon de 10.2 eV pour passer de n=3 au final n=6

comme déjà conseillé dans le fil, il faut gacher un peu de papier pour établir tous les cas de figures et cocher les valeurs relatives trouvées entre chaque transition électronique.
Ici c'est d'une simplicité enfantine, chaque atome n'a qu'un seul électron dans le cortège, donc aucune perturbation à calculer, juste -13.6 Z²/n²
Il faut chercher les -13.6 et les -3.4 eV, allez, au boulot

[Imhere]

Bonjour curieuxdenature, merci d'avoir répondu à mon message.

Néanmoins, je ne comprend pas.
La desexcitation de n6 (Li2+) en n3 (Li2+) produit un seul photon.
Qui ne peut être absorbé que par un /\ de 10.2eV

Soit n1(H) qui passe en n2(H) (/\=10.2).

Pourquoi vous indiquez que He+ et Li++ absorbe le photon, puisque pour Li c'est lui qui l’émet, et pour He il n'y a pas de /\= à 10.2eV.

un photon ne peut-il pas être absorbé que par un atome ?

En fait, la question précise, c'est : "Ce photon peut-il être absorbé par l'atome H et/ou l'ion He+ contenus dans le mélange étudié ? Vous décrirez l'état final du système obtenu".

[Imhere]

En fait je me suis trompé.
De n=2 (He+) à n=3 (He+) donne /\ = 7.56eV.
Donc absorption + énergie cinétique.

Mais comment décrire l'état final du système, comment savoir si le photon est absorbé par H ou He+ ?

[Imhere]

Non pas d'énergie cinétique, puisque /\ = 10.2Ev de n=2 à n=4 pour (He+).
Eh bien, c'est laborieux.

Par contre comment décrire l'état final ?

[curieuxdenature]

bien vu, je n'avais pas compris que c'est Li++ qui se désexcitait dans le mélange...

Pour l'état final, je pense qu'on ne parle que de l'instant juste après la retombée de Li++ sur n=3.
Je dirais 3 atomes, un seul photon, 2 possibilités :
1- H dans l'état excité n=2; He+ dans l'état n=2
2- He+ dans l'état excité n=4; H dans le fondamental.