Номер 71.15, страница 246 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 10. Квантовые явления. Параграф 71. Строение атома. Основы квантовой теории - номер 71.15, страница 246.

Условие.

71.15 [н] Какие энергетические переходы электрона в атоме приводят к ионизации атома (см. рис. X-1)?

$E_\infty = 0$

$r = \infty$

$E_5$

$E_4$

$E_3$

$E_2$

$E_1$

Основное состояние

Рис. X-1

Решение 4.

Решение 7.

Решение

Ионизация атома — это процесс отрыва электрона от атома. В результате ионизации атом превращается в положительно заряженный ион, а электрон становится свободным. На диаграмме энергетических уровней этому процессу соответствует переход электрона из связанного состояния (на одном из дискретных уровней $E_n$) в свободное состояние. Свободному электрону, находящемуся в покое на бесконечном удалении от ядра ($r = \infty$), условно приписывают нулевую энергию ($E_∞ = 0$). Все связанные состояния имеют отрицательную энергию ($E_n < 0$).

Для ионизации атому необходимо сообщить энергию, достаточную для того, чтобы электрон совершил переход на уровень $E_∞$ или выше. На схеме такие переходы показаны стрелками, направленными вверх (поглощение энергии) и заканчивающимися на уровне $E_∞$.

Рассмотрим переходы, показанные на рисунке X-1:

• Переходы, показанные стрелками вверх, но не достигающие уровня $E_∞$ (например, $E_1 \rightarrow E_2$, $E_1 \rightarrow E_5$, $E_3 \rightarrow E_4$), соответствуют возбуждению атома. Электрон переходит на более высокий энергетический уровень, но остается связанным с ядром.
• Переходы, заканчивающиеся на уровне $E_∞$, соответствуют ионизации. На рисунке показаны два таких перехода:
  1. Переход $E_1 \rightarrow E_∞$: ионизация атома из основного состояния.
  2. Переход $E_2 \rightarrow E_∞$: ионизация атома из возбужденного состояния.

Стрелки, направленные вниз, соответствуют излучению энергии (испусканию фотона) при переходе электрона на более низкий энергетический уровень и не имеют отношения к ионизации.

Ответ: К ионизации атома приводят энергетические переходы электрона, при которых он поглощает энергию и переходит из связанного состояния (с энергией $E_n$) в свободное состояние (с энергией $E \ge E_∞$). На данной схеме это переходы $E_1 \rightarrow E_∞$ и $E_2 \rightarrow E_∞$.