16 Apprendre à rédiger Voici l’énoncé d’un exercice et un guide (en orange) ; ce guide vous aide : pour rédiger la solution détaillée ; pour retrouver les réponses numériques aux questions posées. Sirius 1reS © Nathan 2011

--> Présenter clairement les différences d’énergie à calculer pour chaque transition ; c’est la valeur absolue que l’on cherche ici. Énoncé et solution Les valeurs des trois premiers niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène sont : %1 = 0 eV ; %2 = 10,2 eV ; %3 = 12,1 eV. a. Calculer en joules les énergies échangées par l’atome d’hydrogène au cours des transitions des niveaux 2 à 1 puis 2 à 3. Préciser chaque fois si l’atome reçoit ou donne de l’énergie. Donnée : 1 eV = 1,60 x 10-19 J. --> Présenter le calcul d’abord en électron-volt puis montrer comment on passe au résultat en joule. --> On doit obtenir 1,63 x 10-18 J et 3,0 x 10-19 J. --> Justifier pourquoi l’atome reçoit ou donne de l’énergie. a. Lors de la transition du niveau 2 au 1, l’atome cède de l’énergie (puisqu’il passe à un niveau inférieur). Lors de la transition du niveau 2 au niveau 3, l’atome reçoit de l’énergie (puisqu’il passe à un niveau supérieur). L’énergie cédée est : %2 – %1 = 10,2 eV. En joules, %2 – %1 = 1,60  10-19  10,2 = 1,63  10-18 J. L’énergie reçue est : %3 – %2 = 1,9 eV. En joules, %3 – %2 = 1,6  10-19  1,9 = 3,0  10-19 J. Sirius 1reS © Nathan 2011

Énoncé et solution Les valeurs des trois premiers niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène sont : %1 = 0 eV ; %2 = 10,2 eV ; %3 = 12,1 eV. a. Calculer en joules les énergies échangées par l’atome d’hydrogène au cours des transitions des niveaux 2 à 1 puis 2 à 3. Préciser chaque fois si l’atome reçoit ou donne de l’énergie. Donnée : 1 eV = 1,60 x 10-19 J. b. Calculer les longueurs d’ondes dans le vide des radiations correspondant aux transitions ci-dessus. --> Expliquer comment l’énergie est échangée. b. Lors d’une transition avec échange de rayonnement, l’énergie échangée, D%, est transportée par un unique photon. --> Rappeler l’expression de l’énergie du photon, l’exprimer en fonction de la longueur d’onde dans le vide puis l’exploiter pour effectuer le calcul. L’énergie du photon est donnée par la formule de Planck : --> Vérifier les résultats 1,22 x 102 nm et 6,6 x 102 nm. Dans le premier cas : Dans le deuxième cas : Sirius 1reS © Nathan 2011

Énoncé et solution Les valeurs des trois premiers niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène sont : %1 = 0 eV ; %2 = 10,2 eV ; %3 = 12,1 eV. a. Calculer en joules les énergies échangées par l’atome d’hydrogène au cours des transitions des niveaux 2 à 1 puis 2 à 3. Préciser chaque fois si l’atome reçoit ou donne de l’énergie. Donnée : 1 eV = 1,60 x 10-19 J. b. Calculer les longueurs d’ondes dans le vide des radiations correspondant aux transitions ci-dessus. c. Préciser si ces transitions se manifestent dans un spectre d’émission ou d’absorption. --> Argumenter la réponse en considérant le sens des échanges d’énergie : vérifier qu’il y a émission dans le 1er cas et absorption dans le 2ème cas. c. Dans le premier cas : - l’énergie est cédée par l’atome ; - le photon est émis ; cette transition se manifeste dans le spectre d’émission. Dans le deuxième cas : l’énergie est reçue par l’atome ; le photon est absorbé ; cette transition se manifeste dans le spectre d’absorption. Sirius 1reS © Nathan 2011

Énoncé et solution Les valeurs des trois premiers niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène sont : %1 = 0 eV ; %2 = 10,2 eV ; %3 = 12,1 eV. a. Calculer en joules les énergies échangées par l’atome d’hydrogène au cours des transitions des niveaux 2 à 1 puis 2 à 3. Préciser chaque fois si l’atome reçoit ou donne de l’énergie. Donnée : 1 eV = 1,60 x 10-19 J. b. Calculer les longueurs d’ondes dans le vide des radiations correspondant aux transitions ci-dessus. c. Préciser si ces transitions se manifestent dans un spectre d’émission ou d’absorption. d. Pour chacune de ces radiations, dire si elles appartiennent au domaine visible. --> Justifier la réponse en rappelant le domaine des longueurs d’onde dans le vide des radiations visibles. d. Les longueurs d’ondes des radiations dans le domaine visible sont comprises entre 400 nm et 800 nm environ. --> Vérifier que ces radiations sont respectivement dans le domaine des ultraviolets et le domaine visible (rouge ici). Pour l = 1,22  102 nm : il ne s’agit pas d’une radiation du domaine visible mais du domaine ultraviolet. Pour l’ = 6,6  102 nm : il s’agit d’une radiation du domaine visible. Sirius 1reS © Nathan 2011