Qual é o comprimento de onda de um elétron de Broglie no estado fundamental de um átomo de hidrogênio?

Responda:

$λ = "332.5 pm"$

Explicação:

A fórmula para o comprimento de onda de Broglie $λ$ is

$color(blue)(bar(ul(|color(white)(a/a)λ = h/(mv)color(white)(a/a)|)))" "$

onde

$h =$ Constante de Planck
$m =$ a massa do elétron
$v =$ a velocidade do elétron.

Calcular a velocidade do elétron

A energia $E$ de um elétron de hidrogênio em uma órbita é

$E = -R_text(H)/n^2$

onde

$R_text(H) =$ a constante de energia Rydberg ( $2.180 × 10^"-18"color(white)(l) "J"$ )

Desde $n = 1$ ,

$E_1 = "-2.180 × 10"^"-18"color(white)(l) "J"$

$KE = "-"E_1 = 2.180 × 10^"-18"color(white)(l) "J"$

$KE = 1/2mv^2$

$v = sqrt((2KE)/m) = sqrt((2 × 2.180 × 10^"-18" color(red)(cancel(color(black)("J"))))/(9.11 × 10^"-31" color(red)(cancel(color(black)("kg")))) × (1 color(red)(cancel(color(black)("kg")))·"m"^2"s"^"-2")/(1 color(red)(cancel(color(black)("J"))))) = sqrt(4.786 × 10^12color(white)(l) "m"^2"s"^"-2") = 2.188 × 10^6color(white)(l) "m·s"^"-1"$

Calcular o comprimento de onda de De Broglie

$λ = h/(mv) = (6.626 × 10^"-34" color(red)(cancel(color(black)("J·s"))))/(9.109 × 10^"-31" color(red)(cancel(color(black)("kg"))) × 2.188 × 10^6 color(red)(cancel(color(black)("m·s"^"-1")))) × (1 color(red)(cancel(color(black)("kg")))·"m"^color(red)(cancel(color(black)(2)))·color(red)(cancel(color(black)("s"^"-2"))))/(1 color(red)(cancel(color(black)("J")))) = 3.325× 10^"-10"color(white)(l) "m" = "332.5 pm"$