Bästa svaret
I denna fråga måste vi kombinera dynamik med kvantfysik.
Enligt bohrsmodellen kretsar elektroner om kärnan i en cirkulär bana. En kropp rör sig bara i en cirkulär bana när en kraft hela tiden drar den mot centrum av en cirkel i det här fallet att kraften är kolvets kraft .
Coulumbs kraft: F = kq₁q₂ / r²
Både elektron och proton har samma mängd elektrisk laddning så: F = kq² / r²
(laddningsbeloppet är ”e”, med andra ord q = e)
Centripetal force: F = mv² / r
Vi kommer att jämföra dessa två krafter och ta bort en ”r ”Från varje sida så: mv² = ke² / r
Vi kommer att kalla denna ekvation (1)
Den elektriska potentialenergin: U = kq₁q₂ / r
När elektronen är oändligt långt ifrån proton (längre än det sjunde lagret) är potentialen noll och den ökar också när elektronen rör sig längre bort (eftersom två motsatta laddningar gillar inte att separeras och om de gör det blir de arga och deras potentiella energi ökar: D) så vi måste sätta ett negativt i formeln ovan för att det ska vara vettigt (det enda sättet för ett nummer att öka och nå noll är att vara ett negativt tal så vi sätter ett negativt där)
Den mekaniska energin är summan av kinetisk energi och potentiell energi. (E = k + U)
k = 1 / 2mv²
Substituera ekvation (1) och lösa E = k + U:
E = -ke² / 2r
Härifrån kommer det vara en något komplex beräkning det är inte svårt men det är verkligen förvirrande det har för många variabler så jag hoppar över det. Du kan slå upp det om du vill. ( Bohr-modellen – Wikipedia )
r = n²r₀
r₀ är bohrs radie. Så vår ekvation blir så här: E = -ke² / 2n²r₀
Vi kommer att kalla “ke² / 2r₀” rydbergsenergin (E-sub-R, mitt tangentbord stöder inte underbokstäver jag skriver istället ER så ska inte vara förvirrad)
Nu ser vår ekvation ut så här: E = -ER / n² mycket enklare är inte det;)
Nu måste vi subtrahera kinetisk energi från det (vi ville ha den potentiella energin, minns du?)
U = -2ER / n²
Nu kommer den enkla delen: D
ER = -13.6ev , n = 1: U = – (2 × 13.6) ÷ (1 ^ 2) = 27.2ev
PS: ledsen att det tog så lång tid att jag ville att du förstod att var formlerna kom ifrån så du behöver inte bara memorera dem.
Svar
Kinetic och potentiell energi av atomer är resultatet av rörelse av elektroner . När elektroner är glada flyttar de till en högre energi orbital längre bort från atomen. Ju längre banan är från kärnan, desto högre är potentiell energi av en elektron vid att energi nivå.
Om En är total energi i n = n-tillstånd, i väteatom, enligt Bohrs teori då
En = -13.6 / n ^ 2 eV.
Men, 2 (En) = potentiell energi. Därför är
Potentiell energi i n = n-tillstånd
Un = 2 (En) = -27.2 / n ^ 2 eV
För marktillstånd, n = 1, därför,
U1 = -27.2 eV
Anmärkning: I atom-, molekylär- och fasta tillståndsfysik används systemet med atomenheter. I detta system av enheterna är energienheten 27,2 eV.
Så, potentiell energi av väte atom i marktillstånd är 1 au