Hóa lượng tử điện

Nguyễn Bá Hà

Tản mạn hóa học
Tập 3
LƯỢNG
TỬ
ĐIỆN

VCho trong tầm tay bạn


Nằm trong dự thảo phổ cập kiến thức đến phần đa các bạn trong cả
nước, tản mạn hóa học là một chuỗi series về bài tập hóa học gồm chủ yếu các
phần chính trong kì thi học sinh giỏi quốc gia mơn hóa học của Việt Nam . Các
cuốn sách có thể cung cấp cho các bạn gần như đầy đủ các dạng bài từ hữu cơ
đến vô cơ chứa đầy đủ kiến thức giúp các bạn chinh phục kì thi này .
Quyển 3 trong chuỗi series này là cuốn Lượng tử -Điện . Nó được sinh ra
để giúp các bạn hiều và giải quyết được những bài tập lượng tử đang hiện hành
ở nước ta. Đây là 1 dạng bài cũng khá dễ xử lí trong đề thi quốc gia. Xử lí
dạng bài này với cơng thức là 1 cách cơ bản để xử lí nó. Nhiều năm trước dạng
bài này còn mới, mọi người khá bỡ ngỡ, nhưng giờ đây lại là dạng bài lấy điểm
của mọi người. Hiều được định nghĩa và áp dụng nó vào cơng thức và bài tập .
Vẫn nguyên tắc cũ: làm nhiều để bao quát hết dạng của nó để các bạn có thể
làm chủ dạng bài này. Chúc các bạn thành công!


Tản mạn hóa học

Nguyễn Bá Hà sđt: 0335626858

Các kiến thức cơ bản để làm các bài tập

A. Lượng Tử
1,
 + 2 phương trình của Einstein về năng lượng và vật chất E = mc² và của Max
Planck về tính chất của sóng là E = hv với v là tần số
+ Chùm ánh sáng là chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phơtơn có
năng lượng xác định (năng lượng của 1 phô tôn  = hv (J).
~v= 1
λ

E=hv=hc ~
v =hc / λ

v là tần số của sóng ánh sáng đơn sắc tương ứng. λ là bước song , và

~v là số sóng

h=6,625.10-34 J.s : hằng số Plank; c =3.108 m/s : vận tốc ánh sáng
+ Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây.
+ Phân tử, nguyên tử, electron… phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, nghĩa là chúng
phát xạ hay hấp thụ phôtôn.
+ Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108 m/s trong chân không.
+ Năng lượng của mỗi phôtôn rất nhỏ. Một chùm sáng dù yếu cũng chứa rất
nhiều phôtôn do rất nhiều nguyên tử, phân tử phát ra. Vì vậy ta nhìn thấy chùm
sáng liên tục.
+Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phơtơn đứng n.
+Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt. Ta nói ánh sáng có
lưỡng tính sóng - hạt.
+Trong mỗi hiện tượng quang học, ánh sáng thường thể hiện rỏ một trong hai
tính chất trên. Khi tính chất sóng thể hiện rõ thì tính chất hạt lại mờ nhạt, và
ngược lại.

+Sóng điện từ có bước sóng càng ngắn, phơtơn có năng lượng càng lớn thì tính
chất hạt thể hiện càng rõ, như ở hiện tượng quang điện, ở khả năng đâm xuyên,
khả năng phát quang…,còn tính chất sóng càng mờ nhạt.
+Trái lại sóng điện từ có bước sóng càng dài, phơtơn ứng với nó có năng lượng
càng nhỏ, thì tính chất sóng lại thể hiện rỏ hơn như ở hiện tượng giao thoa,
nhiễu xạ, tán sắc, …, cịn tính chất hạt thì mờ nhạt


+ hiệu suất lượng tử ứng với số phoooton gây ra tác dụng ntn ( ví dụ 1 photon
gây ra 2 phản ứng hóa học thì hiệu suất lượng tử là 2 , hoặc 1 photon kích thích
đc 1 nguyên tử lên trạng thái nào đó thì hiệu suất là 1)
+ De Broglie
Các bước sóng de Broglie là bước sóng λ, kết hợp với một hạt lớn và có liên
quan đến động lượng của nó, p, thơng qua hằng số Planck, h

λ = h/p = h/mv

2,
Năng lượng Eo (J) của một electron trong trường hợp lực một hạt nhân được
tính bằng biểu thức:

Hoặc đơn giản hơn hay nhớ là E= -13,6.Z2/n2 với hệ 1 electron có khối lượng
rút gọn bằng chính me
Trong đó, e là điện tích nguyên tố; Z là điện tích hạt nhân; ε olà hằng số điện
môi ; h là hằng số Planck; n là số lượng tử chính (n = 1, 2, 3…);
μ (kg) là khối lượng rút gọn của hệ, được tính bằng biểu thức
μ= (mhạt nhân .melectron) : (mhạt nhân + melectron)
Mẫu nguyên tử Bo.
a. Mẫu nguyên tử của Bo
+Tiên đề về trạng thái dừng

-Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định En, gọi
là các trạng thái dừng. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ.
-Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt
nhân trên những quỹ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi là quỹ đạo dừng.
-Cơng thức tính quỹ đạo dừng của electron trong nguyên tử hyđrô:
rn = n2r0, với n là số nguyên và
r0 = 5,3.10-11 m, gọi là bán kính Bo (lúc e ở quỹ đạo K)
Bán kính Bohr (a0 hoặc rBohr) là một hằng số vật lý, gần bằng với khoảng
cách có thể giữa tâm của một nuclide và một electron của nguyên tử
Hydro trong trạng thái cơ bản của nó. Nó được đặt tên theo Niels Bohr, do vai
trị của nó trong mơ hình Bohr của một ngun tử
Cơng thức : r =

2

2

n h
2 2
4m e π


Tản mạn hóa học

Nguyễn Bá Hà sđt: 0335626858

Trạng thái dừng n
Tên quỹ đạo dừng
Bán kính: rn = n2r0
Năng lượng e Hidro:

1
K
r0

2
L
4r0

3
M
9r0

4
N
16r0

5
O
25r0

6
P
36r0

Năng lượng electron trong ngun tử hiđrơ
Với n  N*.
-Bình thường, nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất gọi là
trạng thái cơ bản. Khi hấp thụ năng lượng thì ngun tử chuyển lên trạng thái
dừng có năng lượng cao hơn, gọi là trạng thái kích thích. Thời gian nguyên tử ở

trạng thái kích thích rất ngắn (cỡ 10-8 s). Sau đó nguyên tử chuyển về trạng thái
dừng có năng lượng thấp hơn và cuối cùng về trạng thái cơ bản.
+ Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử
-Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En sang trạng thái
dừng có năng lượng Em nhỏ hơn thì ngun tử phát ra một phơtơn có năng
lượng:  = hvnm = En – Em.
-Ngược lại, nếu nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng Em mà hấp thụ
được một phơtơn có năng lượng hf đúng bằng hiệu En – Em thì nó chuyển sang
trạng thái dừng có năng lượng En lớn hơn.
-Sự chuyển từ trạng thái dừng Em sang trạng thái dừng En ứng với sự nhảy
của electron từ quỹ đạo dừng có bán kính rm sang quỹ đạo dừng có bán kính rn
và ngược lại.
En
hấp thụ

hvmn
Em

bức xạ

hvnm


b. Quang phổ phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hidrơ
-Ngun tử hiđrơ có các trạng thái dừng khác nhau EK, EL, EM, ... .
Khi đó electron chuyển động trên các quỹ đạo dừng K, L, M, ...
-Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao (Ecao) xuống mức năng
lượng thấp hơn (Ethấp) thì nó phát ra một phơtơn có năng lượng xác định: hv =
Ecao – Ethấp.
-Mỗi phơtơn có tần số v ứng với một sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng  =

c
, tức là một vạch quang phổ có một màu (hay một vị trí) nhất định. Điều đó lí
v

giải quang phổ phát xạ của hiđrơ là quang phổ vạch.
-Ngược lại nếu một nguyên tử hiđrô đang ở một mức năng lượng Ethấp nào đó
mà nằm trong một chùm ánh sáng trắng, trong đó có tất cả các phơtơn có năng
lượng từ lớn đến nhỏ khác nhau, thì lập tức ngun tử đó sẽ hấp thụ một phơtơn
có năng lượng phù hợp  = Ecao – Ethấp để chuyển lên mức năng lượng Ecao. Như
vậy, một sóng ánh sáng đơn sắc đã bị hấp thụ, làm cho trên quang phổ liên tục
xuất hiện một vạch tối. Do đó quang phổ hấp thụ của ngun tử hiđrơ cũng là
quang phổ vạch.
+ Quang phổ phát xạ nguyên tử H


Tản mạn hóa học
Cơng thức rydberg

Nguyễn Bá Hà sđt: 0335626858

(

)

1
1 1
=R H Z 2 2 − ' 2 với n=1,2,3 , … và n' =n+1 ,n+ 2, n+3 …
λ
n n

n là số lượng tử , RA hằng số Rydberg 1,097373157.10 7 (m-1) , Z là điện tích hạt
nhân
 Các dải màu ứng với các bước sóng nhìn thấy

c) Slater
Trong hóa học lượng tử, quy tắc Slater cung cấp các giá trị số cho khái
niệm điện tích hạt nhân hữu hiệu. Trong một nguyên tử mang nhiều điện
tử (electron), mỗi điện tử không chịu tác động của tồn bộ điện tích dương của
nhân - nó chỉ chịu tác động của một phần điện tích nhân do hiệu ứng
chắn và sự che lấp điện trường tạo ra bởi các điện tử còn lại . Quy tắc này được
rút ra bằng phương pháp khoa học bán thực nghiệm bởi John Clarke Slater và
được xuất bản trên các tài liệu khoa học vào năm 1930.[1] Quy tắc Slater đã
được dùng để ước tính năng lượng ion hóa, bán kính ion và độ âm điện
E=

a là hằng số chắn

2

−13,6 (Z −a)
n∗¿ 2 ¿


Trước hết, các điện tử được sắp xếp thành một chuỗi các nhóm theo thứ tự tăng
dần của số lượng tử chính n, và đối với các điện tử có cùng giá trị n thì được
xếp theo thứ tự tăng dần của số lượng tử xung lượng. Tuy nhiên các điện tử của
phân lớp s và p sẽ được xếp chung nhóm với nhau. Ví dụ của việc xếp nhóm như
sau:
[1s] [2s,2p] [3s,3p] [3d] [4s,4p] [4d] [4f] [5s, 5p] [5d],...
Như vậy, việc tính tốn hằng số che lấp (và từ đó suy ra điện tích hạt hữu

hiệu) của một điện tử nằm trong lớp n tuân theo các quy tắc sau:[2]
1. Sự hiện diện của các điện tử của các nhóm nằm sau nhóm đang xét
gần như khơng ảnh hưởng gì đến hằng số che chắn của điện tử trong
nhóm đang xét.
2. Mỗi điện tử khác nằm trong cùng nhóm với điện tử đang được xem
xét sẽ đóng góp một giá trị là 0,35 vào hằng số che lấp của điện tử
đang xem xét.
3. Nếu điện tử đang xét nằm ở phân lớp s hay p: mỗi điện tử các điện tử
nằm ở lớp (n-1) sẽ đóng góp 0,85 vào hằng số che lấp của điện tử
đang xem xét; còn mỗi điện tử nằm ở lớp (n-2) trở xuống sẽ đóng góp
1 vào hằng số che lấp.
4. Nếu điện tử đang xét nằm ở phân lớp d hay f: mỗi điện tử các điện tử
nằm ở các lớp thấp hơn sẽ đóng góp 1 vào hằng số che lấp của điện
tử đang xem xét.
Slater định nghĩa n* theo quy tắc nếu n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 thì lần lượt n* =
1, 2, 3, 3.7, 4.0 và 4.2. Đó là một sự tùy chỉnh nhằm mục đích làm mức năng
lượng ngun tử có được sau tính tốn ăn khớp với các kết quả thực nghiệm.
3, Hiện tượng quang điện
Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện
tượng quang điện ngoài (gọi tắt là hiện tượng quang điện).
+ Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện:
1
2
hc
hv = λ = A + 2 mv0 max .

+ Để có hiện tượng quang điện thì năng lượng của phơtơn phải lớn hơn hoặc
bằng cơng thoát:
hc

hv = λ  A =hc / λ o    0;
-với 0 là giới hạn quang điện của kim loại:


Tản mạn hóa học

Nguyễn Bá Hà sđt: 0335626858
hc
0 = A

-Cơng thốt của e ra khỏi kim loại :

A

h.c
0

-Tần số sóng ánh sáng giới hạn quang điện :

v 0=

c
λ0

với : V0 là vận tốc ban đầu cực đại của quang e (Đơn vị của V0 là m/s) , A là
Cơng thốt của e ra khỏi kim loại
λ olà giới hạn quang điện của kim loại làm catot (Đơn vị của 0 là m; m;
nm;pm)
m (hay me ) = 9,1.10-31 kg là khối lượng của e;
e = 1,6.10-19 C là điện tích nguyên tố ; 1eV=1,6.10-19J.

-Động năng cực đại:

<=>

=>
4, hiện tượng quang
a. Sự phát quang
+ Có một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó, thì có khả
năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy. Các hiện tượng
đó gọi là sự phát quang.
+ Mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho nó.
b.Huỳnh quang và lân quang- So sánh hiện tượng huỳnh quang và lân quang:
Hiện tượng huỳnh
Hiện tượng lân quang
So sánh
quang
Vật liệu phát
Chất khí hoặc chất lỏng Chất rắn
quang
Rất ngắn, tắt rất nhanh Kéo dài một khoảng thời gian
Thời gian phát
sau khi tắt as kích thích sau khi tắt as kích thích (vài
quang
phần ngàn giây đến vài giờ, tùy
chất)
Đặc điểm - Ứng
As huỳnh quang ln có Biển báo giao thông, ...


bước sóng dài hơn as

kích thích (năng lượng
dụng
bé hơn - tần số nhỏ hơn)
. Dùng trong đèn ống
c. Định luật Xtốc về sự phát quang( Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang )
Ánh sáng phát quang có bước sóng hq dài hơn bước sóng của ánh sáng kích
thích kt:
hv hq < hvkt => hq > kt.
d.Ứng dụng của hiện tượng phát quang
Sử dụng trong các đèn ống để thắp sáng, trong các màn hình của dao động kí
điện tử, tivi, máy tính. Sử dụng sơn phát quang quét trên các biển báo giao
thơng.
5, Ngun lí bất định
Ngun lý bất định là một nguyên lý quan trọng của cơ học lượng tử, do
nhà Vật lý lý thuyết người Đức Werner Heisenberg phát triển. Nguyên lý này
phát biểu rằng: "Ta khơng bao giờ có thể xác định chính xác cả vị trí lẫn vận
tốc (hay động lượng, hoặc xung lượng) của một hạt vào cùng một lúc. Nếu ta
biết một đại lượng càng chính xác thì ta biết đại lượng kia càng kém chính xác."
Về mặt tốn học, hạn chế đó được biểu hiện bằng bất đẳng thức sau:
∆ px . ∆ x ≥

h ℏ
= với p=mv
4π 2

Trong công thức trên,  Δx là sai số của phép đo vị trí, ΔPx là sai số của phép
đo động lượng và h là hằng số Planck. ℏ là hằng số Plank rút gọn
ℏ=

h

2π

6, điện trường
điện tích di chuyển dọc theo đường sức từ điện tích điểm M đến N: AMN = q.UMN
có biến thiên động năng:

Do đó nếu electron di chuyển trong điện trường thì

¿

h
1 /2
(2 mqU )


Tản mạn hóa học

Nguyễn Bá Hà sđt: 0335626858

7, các dạng giếng thế hay gặp ( các hạt di chuyển trong một giếng thế nào
đó sẽ tuân thủ quy tắc e ở đó giúp giiar thích hiện tưởng phổ của các chất
màu rất tốt )
a) 1 chiều :
Năng lượng của vi hạt trong hộp thế một chiều được tính theo hệ
thức

h2
E =n
8 mL2
2

trong đó n= 1,2,3...; h là hằng số Planck; m là khối lượng của electron, m=
9,1.10-31 kg; L là chiều dài hộp thế ,với các hệ pi liên hợp của cacbon L có thể
được tính bằng L = ( N+1) lC-C . hoặc L = (2k+1)lC-C . với N là số nguyên tử các
bon nằm trong hệ liên hợp đó , cịn k là số liên kết đơi liên hợp đó
b) 2 chiều

h2
E=
8m

 n 2x n 2y 
 2  2 
 Lx Ly 

Biết, Lx, Ly là chiều dài mỗi cạnh của giếng thế. nx, ny là số lượng tử
chính của electron, là các số ngun dương, khơng phụ thuộc vào nhau.
m là khối lượng electron; h là hằng số Planck.
Với các hộp thế lớn hơn ví dụ 3 chiều thì them trong hệ thức là nz và Lz
ví dụ

h2
E=
8m

 n 2x n 2y n 2z 
 2  2  2 
 Lx L y Lz 

c) hộp thế tròn

n 2 h2
n2 h2
E=
=
2mL 2
8 mr2 π 2

với L là chu vi. r là bán kính
d) hộp thế hình cầu
E=

2

h
L( L+1)
8 mr2 π 2

Với L là các số lượng tử obitan 0, 1, 2 . với mỗi L có 2L+1 obitan cùng năng
lượng
8


 Khi bức xạ điện từ tương tác với các phân tử vật chất sẽ gây nên sự
chuyển electron từ
mức năng lượng này sang mức năng lượng khác.
Δ E=Ec – Et=h ν=

hc
=hc ~v
λ

 Nếu electron chuyển từ Et lên Ec ta có phổ hấp thụ, cịn ngược lại ta lại
được phổ phát
xạ.
E = Ee + Eq + Edđ
Ee - năng lượng electron;
Eq - năng lượng quay;
Edđ - năng lượng dao động.
 phổ dao động
Năng lượng dao động của phân tử hai ngun tử AB (khí) có độ dài liên kết
khơng đổi được gọi là dao động tử điều hòa được xác định theo hệ thức

.
Ở đây v = 0, 1, 2, 3... được gọi là số lượng tử dao động; h là hằng số Planck và
e là tần số của dao động tử điều hịa.

Trong đó K là hằng số lực, μ là khối lượng rút gọn

(

, mA, mB là khối lượng của nguyên tử A và B).

Trường hợp phân tử AB là một dao động tử điều hòa và khơng kể đến
chuyển động quay thì phổ dao động chỉ gồm một vạch duy nhất ứng với biến
thiên năng lượng bằng hiệu hai mức năng lượng liền kề và do đó tần số của bức
xạ bị hấp thụ bằng tần số của dao động tử, ta có:
∆E = Ev+1 – Ev = h và  = e

( )

~v= v + 1 . ω
2
ω là tần số dao độngtính bằng cm-1


Tản mạn hóa học

Nguyễn Bá Hà sđt: 0335626858

Các đơn vị tần số dao động hay của số sóng hay cho nm cũng ứng với
năng lượng do nó có thể quy đổi ra năng lượng , nên các bài tập về phổ thường
đề cập đến năng lượng thông qua cm-1 khá nhiều .
* Từ bài toán quay tử cứng nhắc chúng ta có thể xác định năng lượng
quay Eq là
Phổ quay phân tử 2 nguyên tử
Eq=

2

2

h
h
J (J +1)=
J ( J +1)với J = 0,1 ,2 …
2 2
2
8 µr π
8I π

Với I là mơ men qn tính , J là số lượng tử quay
µlà khốilượng rút gọn=

m1. m 2
m1+m2

số sóng trong phổ quay được xác định bằng
2B(J+1) với B=

h
gọi làhằng số quay
8 cI π 2

phổ quay và phổ dao động đều phải thỏa mãn quy chọn lọc lựa thì phổ mới xuất
hiện
ΔJ = ± 1 và Δv = ± 1
* Phổ dao động – quay
Năng lượng E= Eq + Edđ = Ej + Ev
1

Hay ¿ hB cJ ( J + 1 )+ hv (v + 2 )
Do đó ta có số sóng của phổ kết hợp này

~v=BJ ( J + 1 )+ ω(v + 1 )
2

* phổ electron của phân tử 2 nguyên tử


Phổ electron thường xuất hiện khi electron dịch chuyển giữa 2 trạng thái (mức

năng lượng) electron. Dạng phổ này chiếm vùng phổ tử ngoại (UV) và trông
thấy (VIS). Sự chuyển electron giữa các trạng thái được biểu diễn trên giản đồ.
 Lambert - beer
2 ống nghiệm chứa cùng một chất, có nồng độ bằng nhau. Tuy nhiên, ta nhìn
thấy màu ở ồng nghiệm dày hơn sẽ đậm hơn là bởi vì đường kính ống nghiệm
này lớn dẫn đến độ dày truyền ánh sáng lớn nên ánh sáng vàng bị dung dịch
hấp thụ nhiều hơn, màu sắc của dung dịch lại càng được thể hiện ra nổi bật
hơn. (Dung dịch có màu do ánh sáng vàng là màu bổ sung với màu bị hấp thụ,
khi 2 màu này đi với nhau thì chúng triệt tiêu nhau, cịn nếu một màu bị hấp thụ
thì màu kia sẽ phản xạ lại mắt ta tạo thành màu của vật thể.
Công thức áp dụng :
Độ hấp thụ quang
A=εlc

A là độ hấp thụ quang của mẫu, không có thứ nguyên
l là độ dày truyền quang (cm)
c là nồng độ mẫu (mol/L)
ε là hằng số tỉ lệ, độ hấp thụ quang riêng, tính theo L/mol•cm. Hằng số này

khơng thể được tính tốn trên giấy, nó được đo bằng thực nghiệm và dữ liệu sẽ
được lưu lại để dùng sau này. Hằng số này là khác nhau cho mỗi chất khác
nhau.
Độ truyền qua (T) là tỉ lệ giữa lượng ánh sáng đi qua một mẫu (I) so với lượng
ánh sáng ban đầu được chiếu vào mẫu (ánh sáng tới, Iₒ)
Độ truyền qua tính theo công thức
T = I/Io
Với A= -logT
Phần trăm truyền qua = 100.T %
9) Thế năng tương tác tĩnh điện giữa 2 điện tích
U=

−q1 q2
−q 1 q2
k=
r
4 π εo r

Với k= 9.109 J.m/c2
B) Điện ( đề cập chủ yếu pin điện , không liên quan nhiều đến dung dịch )


Tản mạn hóa học

Nguyễn Bá Hà sđt: 0335626858
E=E ¿
entanpy tự do : ∆G=−nEF do đó Coulomb. Volt=J

điện lượngQ( khả năng tích điện)=¿=nF do đó Ampe . s=Coulomb

n là số electron trao đổi
A=UIt ( công điện)
Điện lượng Q = C.U ( với C là điện dung của tụ điện của thiết bị điện)
Năng lượng điện với tụ điện là E=CU2/2 ( đơn vị vẫn là C.V)
RT

E= Eo + 2,303 nF log

[oxh]n
m
[khử ]

Dạng bài tập này rất cơ bản , gần như cứu điểm trong đề thi, cứ áp dụng form
cách tính vào là xong , mấy năm nay thì đề cập đến pin nhiên liệu solid oxit hay
pin Nickel , còn pin Lithium-ion hay chì acid chưa được động vào. Cần để ý


Bài tập
Lượng tử:
Câu 1

1) Biết ngưỡng quang điện đối với kim loại vonfram (W) có bước sóng λo =
2300 Å. Hãy xác định bước sóng λ theo Å của ánh sáng tới đập vào bề
mặt kim loại W để làm bật electron ra, biết rằng ánh sáng đi ra khỏi kim
loại có năng lượng tối đa bằng 1,5 eV.
Cho h = 6,62.10-34 J.s; c=3.108 m/s

2) Người ta biết năng lượng cần để ion hoá một nguyên tử là
3,44.10-18 J. Sự hấp thụ photon có bước sóng λ chưa biết đã làm ion hoá
nguyên tử và bật ra một electron với tốc độ 1,03.106 m/s. Hãy xác định
bước sóng λ của bức xạ tia tới.

3) Một đèn natri phát ra ánh sáng vàng ứng với bước sóng bằng 550 nm.

Hỏi liệu có bao nhiêu photon sẽ phát ra trong một giây nếu công suất của
đèn lần lượt bằng:
a) 1,0 W
b) 100 W.

4) Bằng thiết bị và ở điều kiện thích hợp, một bức xạ có độ dài sóng là 58,43
nm được chiếu vào một dịng khí nitơ. Người ta xác định được tốc độ của

dòng electron đầu tiên là 1,4072.106 m.s–1, tốc độ của dịng electron tiếp
theo là 1,266.106 m.s–1.
Tính năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) và năng lượng ion hóa thứ hai (I2)
theo kJ.mol–1

5) Cho biết một eletron chuyển động trong một trường với hiệu điện thế U =
1000 Von. Hãy xác định bước sóng là bao nhiêu ?

6) Dịng electron chuyển rời qua hiệu điện thế U có độ dài sóng là 6.1 pm.

Tính U
Đáp án :

1) Áp dụng hệ thức quang điện có

Với W bằng 1,5 eV , λo = 2300 Å ta có


Tản mạn hóa học

Nguyễn Bá Hà sđt: 0335626858

2) Từ biểu thức quang điện ta có

Với I chính là năng lượng ion hóa bứt e ra và nó bằng với cả hvo
từ đó

3) Cơng suất chính là năng lượng trong 1 đơn vị thời gian

do đó cơng suất P = Nhv , với N là số photon

từ đó suy ra


4)
(1)

hν = 6,6261.10–34 . 2,9979.108 .
(kJ. mol–1).

. 6,0221.1023 . 10–3 = 2050,485

Thay số vào biểu thức (1), tính được
I1 = 1507,335 (kJ. mol–1); I2 = 1610,867 (kJ.mol–1).
5) Khi electron chuyển động trong điện trường ta có thể biểu diễn dưới
dạng biểu thức sau:
E = q.U
Từ đó suy ra


Tản mạn hóa học

6) Tương tự như bài trên ta có

= 4,04.104 V .

Nguyễn Bá Hà sđt: 0335626858


Câu 2

1) Kết quả tính Hố học lượng tử cho biết ion Li2+ có năng lượng electron
ở các mức En (n là số lượng tử chính) như sau: E1= -122,400eV; E2= 30,600eV; E3= -13,600eV; E4= -7,650eV.
a) Tính các giá trị năng lượng trên theo kJ/mol (có trình bày chi tiết đơn
vị tính).
b) Hãy giải thích sự tăng dần năng lượng từ E1 đến E4 của ion Li2+.
c) Tính năng lượng ion hố của ion Li2+ (theo eV) và giải thích
2) Năng lượng của hệ một electron được tính theo cơng thức sau

a, tính năng lượng ion hóa của ngun tử hidro
b, tính năng lượng liên kết của phân tử H2 biết năng lượng để từ phân tử H2 sinh
ra 2 nguyên tử hidro ở trạng thái kích thích thứ 1 là 24,9eV.
c, Tính năng lượng liên kết của H2+ biết năng lượng ion hóa của H2 là 15,4 eV
d, tính năng lượng để từ phân tử hidro sinh ra được 1 nguyên từ hidro ở trạng
thái kích thích và 1 proton
e, khi phân tử H2 hấp thụ tia đơn sắc có năng lượng 21,2 eV thì sự phân li ra 2
nguyên tử hidro. Mỗi nguyên tử bay về 2 phía ngược chiều nhau. Tính vận tốc
của nguyên tử hiđro sinh ra, giả sự phân tử hidro ban đầu đứng yên
f, tính tần số của photon phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích thứ 1 về
trạng thái cơ bản của detori và hidro
g, positroni là hệ gồm 1 electron và 1 positron . bước sóng của bức xạ photon là
1312 nm khi hệ chuyển từ trạng thái kích thích thứ 2 về kích thích thứ 1. Tính
khối lượng của positron.
Đáp án:
1)
1eV = 1,602.10-19J . 6,022.1023 mol-1.10-3 kJ/J
= 96,472kJ/mol.
Vậy:
E1 = -122,400eV x 96,472 kJ/mol.eV
= -11808,173 kJ/mol
E2 = -30,600 eVx 96,472 kJ/mol.eV