Вопрос, страница 38 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 5. Химическая связь. Виды химической связи. Глава 2. Строение вещества. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - страница 38.

Условие.

Какое состояние атома является возбуждённым? При каких условиях происходит возбуждение атома?

Решение.

Решение 2.

Какое состояние атома является возбуждённым?

Возбуждённое состояние атома — это любое квантовое состояние, энергия которого выше энергии основного (стационарного) состояния. В основном состоянии, которое является наиболее устойчивым, электроны в атоме занимают самые низкие из доступных энергетических уровней в соответствии с принципом минимума энергии.

Когда атом получает извне порцию энергии, один или несколько его электронов могут «перепрыгнуть» на более высокие, свободные энергетические уровни (орбитали). В этом случае говорят, что атом перешёл в возбуждённое состояние. Это состояние является неустойчивым, и атом существует в нём очень короткое время (обычно порядка $10^{-8}$ с). После этого атом самопроизвольно возвращается в основное или другое, менее возбуждённое состояние, излучая избыток энергии в виде кванта электромагнитного излучения — фотона. Энергия этого фотона $E_{ф}$ в точности равна разности энергий начального ($E_{i}$) и конечного ($E_{f}$) уровней:

$E_{ф} = E_{i} - E_{f} = h\nu$

где $h$ — постоянная Планка, а $\nu$ — частота излучённого фотона.

Ответ: Возбуждённым называется такое состояние атома, при котором его внутренняя энергия больше, чем в основном (невозбуждённом) состоянии, что связано с переходом одного или нескольких электронов на более высокие энергетические уровни.

При каких условиях происходит возбуждение атома?

Возбуждение атома происходит, когда он поглощает энергию извне. Важным условием является то, что атом может поглотить не любую, а только строго определённую порцию энергии (квант), которая точно равна разности энергий между текущим уровнем электрона и одним из вышележащих свободных уровней.

Основные условия и способы возбуждения атома:

Поглощение фотона. Атом может перейти в возбуждённое состояние, поглотив фотон света, но только в том случае, если энергия этого фотона в точности равна энергии, необходимой для перехода электрона между двумя разрешёнными уровнями. Этот процесс приводит к появлению тёмных линий в спектре поглощения вещества.

Столкновительное возбуждение. Атом может быть возбуждён в результате неупругого столкновения с другой частицей, обладающей достаточной кинетической энергией (например, с другим атомом, ионом или, что особенно эффективно, со свободным электроном). Часть кинетической энергии сталкивающихся частиц преобразуется во внутреннюю энергию атома, переводя его в возбуждённое состояние. Такой механизм является основным в газовых разрядах (например, в неоновых лампах) и в горячей плазме звёзд.

Тепловое возбуждение. В газах, нагретых до высокой температуры, атомы движутся с большими скоростями и часто сталкиваются друг с другом. Энергии таких столкновений может быть достаточно для возбуждения атомов. Доля возбуждённых атомов растёт с увеличением температуры.

Ответ: Возбуждение атома происходит при условии, что он поглощает квант энергии, равный разности энергий двух его стационарных состояний. Эту энергию атом может получить либо при поглощении фотона света определённой частоты, либо в результате неупругого столкновения с другой частицей (атомом, электроном).