Niveis de enerxía atómica

Átomos constitúen os bloques de construción de todos os materiais existentes. Nestes átomos, hai unha parte central chamada núcleo (N na Figura 1) que consiste en protóns e neutrones, arredor do cal xiran as partículas chamadas eléctrons. A seguir, debe notarse que non todos os eléctrons que constitúen o material considerado xiran ao longo da mesma traxectoria. No entanto, isto non significa que as súas traxectorias revolucionarias podan ser aleatorias. Isto é, cada electrón dun átomo particular ten a súa propia traxectoria dedicada, chamada órbita, arredor da cal circula ao redor do núcleo central. Son estas órbitas as que se chamam niveis de enerxía dun átomo.

Isto é porque cada un deles posúe unha cantidade dedicada de enerxía que se expresa en termos dun múltiplo integral da ecuación
Onde h é a constante de Planck e υ é a frecuencia.

A Figura 2 amosa a enerxía finita posuída por diferentes estados de enerxía (e, polo tanto, todos os eléctrons presentes neles) en electronvoltios (eV). A partir da figura, pode verse que a enerxía dos eléctrons aumenta cando se move fóra do centro do átomo. Por exemplo, un electrón no primeiro estado de enerxía (E1) ten unha enerxía de -13,6 eV, o que está no segundo (E2) posúe unha enerxía de -3,4 eV e así sucesivamente. Continuando así, pódese chegar a un nivel no que a enerxía se torna 0 eV, é dicir, o nivel de enerxía E∞.

Agora supoñamos que estamos fornecendo enerxía externa (que pode ser de calquera xeito, incluíndo a luz) ao material. Esta enerxía fornecida será absorbida polos eléctrons presentes nos átomos que constitúen o material. No entanto, os eléctrons non están permitidos para absorber calquera cantidade de enerxía que desexen. Isto é porque, se un electrón absorbe algúns enerxía, entón a súa enerxía neta cambia. Isto, a súa vez, significa que o electrón xa non pode permanecer no seu nivel de enerxía orixinal. Por exemplo, un electrón no estado de enerxía E1 absorbe 4 eV de enerxía. Ao facelo, a enerxía neta do electrón aumentaría a
debido ao cal xa non pode permanecer no nivel de enerxía E1 que ten a súa enerxía como -13,6 eV. Ademais, non pode ver ningún outro nivel que teña unha enerxía equivalente á que ten. Isto fállelle a súa traxectoria!

Por outro lado, se este electrón absorbe 10,2 eV de enerxía, entón a súa enerxía aumentada sería

Isto non é máis que a enerxía posuída polo nivel E2, significando que o electrón que antes estaba en E1 agora está no nivel de enerxía E2. En outras palabras, dicimos que este electrón fixo unha transición dende o nivel E1 ao nivel E2 que, a súa vez, leva a un átomo excitado. No entanto, o electrón non pode permanecer neste estado inestable durante moito tempo. Logo volverá ao seu estado orixinal facendo unha transición dende o nivel E2 ao nivel E1. Pero un punto importante a notar aquí é o feito de que, ao facelo, o electrón emite unha enerxía de 10,2 eV (que é a mesma que a absorbida) na forma de ondas electromagnéticas.

A partir da discusión presentada, é evidente que os eléctrons só están permitidos para absorber (ou emitir equivalentemente) cantidades cuantizadas de enerxía. A cantidade desta enerxía non é máis que a diferenza nas enerxías dos niveis entre os cales ocorre a transición. A continuación, a partir da Figura 2, vése que esta diferenza entre os estados de enerxía vai diminuíndo cando se move fóra de E1, é dicir, …

Isto significa que os eléctrons nas conchas máis externas requiren menos cantidade de enerxía para excitarse que os presentes nas conchas máis internas. Isto está de acordo co feito ben coñecido de que os eléctrons presentes preto do núcleo están fortemente ligados aos átomos máis que os que están presentes afastados del.
Aínda que explicámos o proceso de excitación, o mesmo modo de argumento é válido incluso para o caso de liberación. Isto é porque, podemos asumir que o electrón cando se excita ao nivel de enerxía con unha enerxía de 0 eV (E∞), estaría completamente libre da forza atractiva do núcleo do átomo. Son estes eléctrons libres os que contribúen para a conducción no caso de materiais como os metais.

Declaración: Respetar el original, los buenos artículos merecen ser compartidos, si hay infracción por favor contacte para eliminar.