Série Balmer

Fonte: Smaa Koraym na Universidade Johns Hopkins, MD, EUA

1. Linhas de emissão espectral de hidrogênio, hélio e neonExpand

   Neste experimento, você usará um espectrofotômetro para medir os comprimentos de onda distintos da luz emitida na faixa UV e visível por relaxamento de elétrons em hidrogênio, hélio e neônio. Antes de iniciar o laboratório, faça uma tabela em seu caderno de laboratório para os elementos que você analisará, a cor da luz que você observa das lâmpadas e os comprimentos de onda registrados.

   Tabela 1: Comprimentos de onda de emissão

   Elements	Color	Comprimentos de onda distintos, λ (nm)
   H
   Ele
   Ne

   Clique aqui para baixar a Tabela 1

   • Primeiro, coloque um jaleco, óculos de segurança e luvas de nitrilo. Sugerimos que os alunos trabalhem em pares para este experimento.
   • Ligue um espectrofotômetro portátil e crie um novo file para o espectro de emissão de hidrogênio. Configure o espectrofotômetro para medir a intensidade da emissão com um tempo de amostragem de 200 ms, sem média de amostragem.
   • Quando o instrutor ligar para você, leve o espectrofotômetro até a lâmpada de hidrogênio. O aluno que segura o sensor deve se aproximar da lâmpada e o outro deve estar pronto para iniciar a aquisição do espectrofotômetro.
   • Quando o instrutor acender a lâmpada, segure o sensor no centro da lâmpada e comece a exibir o espectro. nota: Capture o espectro assim que estiver claro e tiver o mínimo de ruído, pois a lâmpada não pode ser deixada acesa por mais de 30 s de cada vez.
   • Salvar o espectro de hidrogênio. Configure outro experimento usando os mesmos parâmetros e adquira o espectro para o hélio. Adquira um espectro de neon da mesma maneira.
   • Exporte seus dados salvos, desligue o espectrofotômetro e guarde-o.
2. ResultsExpandir
   • Configure a fórmula de Rydberg para calcular os comprimentos de onda da série de Balmer. Nota: n_inicial é o número do nível de energia onde o elétron excitado começa, e n_final é o nível de energia para o qual o elétron relaxa. Defina n_final como 2.

     Tabela 2: Frequência e energia para cada comprimento de onda

     Constante de Rydberg (m-1)	1.098 × 107
     c (m/s)	2.998 × 108
     h (J·s)	6.626 × 10-34
     ni → nf	λcalculado (nm)	λmedido (nm)	v (THz)	E (eV)
     7 → 2
     6 → 2
     5 → 2
     4 → 2
     3 → 2

     Clique aqui para baixar a Tabela 2
   • Encontre o comprimento de onda da luz emitida por um elétron relaxando do nível 3 para o nível 2. Preencha a constante de Rydberg para R_H e resolva para 1/λ. nota: O recíproco desse valor é o comprimento de onda, que pode ser convertido em nm.
   • Calcule as transições dos níveis de energia 4, 5, 6 e 7 da mesma maneira. nota: Você deve ver uma boa correspondência entre seus dados e seus cálculos.
   • Para cada comprimento de onda, calcule a frequência em THz e a energia em eV usando as seguintes equações, onde c é a velocidade da luz e h é a constante de Planck.

     • 
     • 

   Olhe para as energias calculadas. Você deve ver uma tendência da lacuna de energia aumentando menos a cada nível de energia adicionado. Isso se reflete no espaçamento dos picos no espectro de emissão de hidrogênio. Hélio e neônio compartilham essa tendência de espaçamento do nível de energia.

   Do espectro de hélio, adicionar até mais um elétron torna a série espectral mais difícil de calcular e identificar. Isso é ainda mais aparente no neon, que tem oito elétrons a mais que o hélio.