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Orbitales atomiques
Bonjour,
J'ai un souci avec un exercice dont voici l'énoncé :
"L'excitation par la voie thermique est un phénomène exploité dans les feux d'artifice : chaque couleur résulte de l'excitation de composés différents. Dans certaines fusées, le rouge provient du lithium contenu dans du carbonate de lithium Li2(CO3).
La couleur rouge obtenue grâce à Li2(CO3) provient du retour d'un état excité vers l'état fondamental.
Compte tenu des énergies des OA de Li et de Li+ données ci-dessous, quelle est l'espèce impliquée ? Bien identifier l'état excité impliqué.
Que s'est-il passé lors de l'explosion de la fusée pyrotechnique ?
Données :
Li+ : 1s ~ -75,6 eV ; 2s ~ -15,6 eV ; 2p = -14 eV ; 3s = -6.8 eV
Li : 2s ~ -5,4 eV ; 2p ~ -3,5 eV ; 3s ~ -2,0 eV ; 3p ~ -1,6 eV ; 3d ~ -1,5 eV
Longueur d'onde dans le vide pour le rouge : 800 à 605 nm. Energie de photon (eV) : ~1,6 à 2,0."
Dans l'exercice on nous donne la relation :
λ(nm) = 1239,84/
E(eV)
Je comprends pas bien cette phrase : "La couleur rouge obtenue grâce à Li2(CO3) provient du retour d'un état excité vers l'état fondamental."
Lorsqu'on parle "d'état excité" c'est bien le niveau "n" ? Du coup je ne comprends pas comment l'état excité peut revenir vers l'état fondamental n=1.
J'ai remarqué que la sous-couche 2s de Li comportait le 3ème électron de l'atome (qui est un électron de valence). Et en faisant la différence d'énergie entre 2p et 2s de Li je trouve 1,9 eV. Avec la relation donnée, je trouve λ(nm) = 653 nm ce qui est cohérent avec la couleur rouge. Je ne sais pas si c'est ce qui est attendu... merci.
Bonsoir
Je réponds d'abord à ta question : l'état fondamental est, par définition, l'état le plus stable, celui où les électrons occupent les orbitales atomiques de plus faibles énergies tout en respectant le principe d'exclusion de Pauli et la règle de Hund.
L'ion Li+ possède deux électrons qui vont donc occuper tous les deux dans l'état fondamental l'orbitale 1s. Exciter l'atome fait donc passer au moins un des deux électrons sur une orbitale d'énergie supérieure. En revenant au niveau fondamental, quelle énergie au minimum sera émise sous forme d'un photon ?
L'atome Li possède trois électrons. Deux occupent l'orbitale 1s et le troisième occupe l'orbitale 2s. Lors d'une excitation, ce troisième électron peut passer sur une orbitale d'énergie supérieure. Quelles seront les énergies possibles du photon émis lors de ce retour à l'état fondamental ?
Je te laisse réfléchir à cela et proposer une réponse.
Merci pour votre réponse.
Dans le cas du Li+ :
Un des deux électrons passe de l'orbitale 1s à l'orbitale 2s. Il y a donc une énergie de -15,6+75,6=60,0 eV qui doit être émise par l'ion pour revenir au niveau fondamental. D'après la formule je trouve que lambda = 20,7 nm ce qui est très inférieur à la tranche de longueurs d'ondes recherchée (605 à 800 nm). Et comme il s'agissait de l'énergie minimale émise, car j'ai tenu compte de l'orbitale qui était directement supérieure à 1s, si je considère des orbitales d'énergie encore supérieure alors l'énergie émise pour revenir au niveau fondamental sera plus élevée. Et donc j'aurais des longueurs d'onde encore plus faibles car la variation d'énergie est au dénominateur.
J'en déduis que ça ne peut pas être le Li+.
Dans le cas du Li :
L'électron de l'orbitale 2s passe donc à une orbitale d'énergie supérieure, par exemple 2p. Ainsi l'énergie qui doit être émise pour revenir au niveau fondamental est de -3,5+5,4 = 1,9 eV.
Grâce à la même formule, je trouve un lambda d'environ 653 nm. Ce qui correspond à la couleur rouge.
Mais si on considère une orbitale d'énergie encore supérieure, par exemple la 3s alors l'énergie qui doit être émise est de -2,0+5,4 = 3,4 eV. Et j'obtiens un lambda de 365 nm ce qui ne correspond pas à la couleur rouge. Donc les orbitales d'énergie supérieure à 3s ne sont pas impliquées, seulement la 2p.
Finalement c'est grâce au Li que la couleur rouge est apparue.
Je pense que lors de l'explosion de la fusée pyrotechnique, le Li du carbonate de lithium a été excité thermiquement. Et cela a engendré à de la couleur rouge.
Merci pour votre réponse.
Dans le cas du Li+ :
Un des deux électrons passe de l'orbitale 1s à l'orbitale 2s. Il y a donc une énergie de -15,6+75,6=60,0 eV qui doit être émise par l'ion pour revenir au niveau fondamental. D'après la formule je trouve que lambda = 20,7 nm ce qui est très inférieur à la tranche de longueurs d'ondes recherchée (605 à 800 nm). Et comme il s'agissait de l'énergie minimale émise, car j'ai tenu compte de l'orbitale qui était directement supérieure à 1s, si je considère des orbitales d'énergie encore supérieure alors l'énergie émise pour revenir au niveau fondamental sera plus élevée. Et donc j'aurais des longueurs d'onde encore plus faibles car la variation d'énergie est au dénominateur.
J'en déduis que ça ne peut pas être le Li+.
Dans le cas du Li :
L'électron de l'orbitale 2s passe donc à une orbitale d'énergie supérieure, par exemple 2p. Ainsi l'énergie qui doit être émise pour revenir au niveau fondamental est de -3,5+5,4 = 1,9 eV.
Grâce à la même formule, je trouve un lambda d'environ 653 nm. Ce qui correspond à la couleur rouge.
Mais si on considère une orbitale d'énergie encore supérieure, par exemple la 3s alors l'énergie qui doit être émise est de -2,0+5,4 = 3,4 eV. Et j'obtiens un lambda de 365 nm ce qui ne correspond pas à la couleur rouge. Donc les orbitales d'énergie supérieure à 3s ne sont pas impliquées, seulement la 2p.
Finalement c'est grâce au Li que la couleur rouge est apparue.
Je pense que lors de l'explosion de la fusée pyrotechnique, le Li du carbonate de lithium a été excité thermiquement. Et cela a engendré à de la couleur rouge.
Merci pour votre réponse.
Dans le cas du Li+ :
Un des deux électrons passe de l'orbitale 1s à l'orbitale 2s. Il y a donc une énergie de -15,6+75,6=60,0 eV qui doit être émise par l'ion pour revenir au niveau fondamental. D'après la formule je trouve que lambda = 20,7 nm ce qui est très inférieur à la tranche de longueurs d'ondes recherchée (605 à 800 nm). Et comme il s'agissait de l'énergie minimale émise, car j'ai tenu compte de l'orbitale qui était directement supérieure à 1s, si je considère des orbitales d'énergie encore supérieure alors l'énergie émise pour revenir au niveau fondamental sera plus élevée. Et donc j'aurais des longueurs d'onde encore plus faibles car la variation d'énergie est au dénominateur.
J'en déduis que ça ne peut pas être le Li+.
Dans le cas du Li :
L'électron de l'orbitale 2s passe donc à une orbitale d'énergie supérieure, par exemple 2p. Ainsi l'énergie qui doit être émise pour revenir au niveau fondamental est de -3,5+5,4 = 1,9 eV.
Grâce à la même formule, je trouve un lambda d'environ 653 nm. Ce qui correspond à la couleur rouge.
Mais si on considère une orbitale d'énergie encore supérieure, par exemple la 3s alors l'énergie qui doit être émise est de -2,0+5,4 = 3,4 eV. Et j'obtiens un lambda de 365 nm ce qui ne correspond pas à la couleur rouge. Donc les orbitales d'énergie supérieure à 3s ne sont pas impliquées, seulement la 2p.
Finalement c'est grâce au Li que la couleur rouge est apparue.
Je pense que lors de l'explosion de la fusée pyrotechnique, le Li du carbonate de lithium a été excité thermiquement. Et cela a engendré à de la couleur rouge.
Je me rectifie : ce sont les orbitales d'énergie supérieure à 2p qui ne sont pas impliquées pour le Li. Et aussi petite faute : cela a engendré de la couleur rouge, pas à de la couleur rouge...
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