Alguns lasers funcionam pela excitação de átomos de um elemento e colisão posterior entre esses átomos excitados e os de outro elemento, com transferência da sua energia de excitação para esses átomos. A transferência é mais eficiente quando a separação dos níveis de energia é a mesma nas duas espécies.

Assinale a alternativa com a transição do cátion HeX+\ce{He^+} que pode ser excitada por colisão com átomos de hidrogênio no primeiro estado excitado.

Gabarito 1B.12

Cálculo da energia fornecida pela colisão de átomos de hidrogênio(Z=1Z=1) no primeiro estado excitado: Primeiro estado excitado: n1=1  n2=2n_{1}=1\;n_{2}=2 : E=hcλ=hc⋅Z2R(1n12−1n22)E=\frac{hc}{\lambda}=hc\cdot Z^{2}R(\frac{1}{n_{1}^{2}}- \frac{1}{n_{2}^{2}}) E=16,335  JE=16,335\;J

Cálculo da energia necessária para excitar cada estado das alternativas: E=hcλ=hc⋅Z2R(1n12−1n22)E=\frac{hc}{\lambda}=hc\cdot Z^{2}R(\frac{1}{n_{1}^{2}}- \frac{1}{n_{2}^{2}}) Cálculo do fator hc⋅Z2Rhc\cdot Z^{2}R hc⋅Z2R=6,6⋅10−34⋅3⋅108⋅22⋅1,1⋅107=87,12⋅10−19hc\cdot Z^{2}R=6,6\cdot10^{-34}\cdot3\cdot10^{8}\cdot2^{2}\cdot1,1\cdot10^{7}=87,12\cdot10^{-19}

n1=1  n2=2n_{1}=1\;n_{2}=2 : hc⋅Z2R(1n12−1n22)=65,34⋅10−19  Jhc\cdot Z^{2}R( \frac{1}{n_{1}^{2}}- \frac{1}{n_{2}^{2}})=65,34\cdot10^{-19}\; J n1=2  n2=3n_{1}=2\;n_{2}=3 : hc⋅Z2R(1n12−1n22)=12,1⋅10−19  Jhc\cdot Z^{2}R( \frac{1}{n_{1}^{2}}- \frac{1}{n_{2}^{2}})=12,1\cdot10^{-19}\;J n1=1  n2=4n_{1}=1\;n_{2}=4 : hc⋅Z2R(1n12−1n22)=81,7⋅10−19  Jhc\cdot Z^{2}R( \frac{1}{n_{1}^{2}}- \frac{1}{n_{2}^{2}})=81,7\cdot10^{-19}\; J n1=2  n2=4n_{1}=2\;n_{2}=4 : hc⋅Z2R(1n12−1n22)=16,335⋅10−19  Jhc\cdot Z^{2}R( \frac{1}{n_{1}^{2}}- \frac{1}{n_{2}^{2}})=16,335\cdot10^{-19}\;J n1=2  n2=5n_{1}=2\;n_{2}=5 : hc⋅Z2R(1n12−1n22)=18,3⋅10−19  Jhc\cdot Z^{2}R( \frac{1}{n_{1}^{2}}- \frac{1}{n_{2}^{2}})=18,3\cdot 10^{-19}\;J