Chapitre 5 – Le photon n°17 page 90 : exercice résolu – Lampe à vapeur de sodium n°26 page 92 : Couche d’ozone Equation de réaction photochimique qui aboutit à l’ozone : 3 O2(g) 2 O3(g) Energie minimale d’un photon permettant cette réaction : ∆Emin = 4,0 eV a. Valeur de cette énergie minimale en joules : ∆Emin = 6,4×10–19 J ∆Emin = 4,0 × 1,60×10–19 b. Longueur d’onde dans le vide de la radiation correspondante : ΔE h.c c (1) or ∆E = h.ν donc ν = (2) en combinant (1) et (2) on trouve λ = (3) λ= ν h ∆E On remplace par les valeurs numériques exprimées dans le système international : 6,63 × 10-34 × 3,00 × 108 λ= = 3,1(1) × 10−7 m λ = 311 nm (le dernier 1 n’est pas significatif) -19 6,4 × 10 Cette longueur d’onde dans le vide appartient au domaine des ultraviolets (U.V.). c. Pour que l’énergie du photon soit supérieure à ∆Emin il faut que la longueur d’onde dans le vide λ soit inférieure à la valeur précédente d’après la relation (3). d. La couche d’ozone est très importante puisque les molécules d’ozone vont donc absorber les photons dans le domaine des U.V. de courtes longueurs d’onde (UVB et UVC) qui altèrent ou détruisent les cellules vivantes. 27 page 92 : Couleur des nébuleuses a. Comme les étoiles sont très chaudes le rayonnement thermique émis est riche en ultraviolets. b. Pour ioniser l’atome il est nécessaire que l’énergie du photon soit au moins égale à la variation d’énergie entre le niveau fondamental et le niveau d’énergie 0 : ∆Emin = 13,6 eV c. Longueur d’onde dans le vide de la radiation correspondante : λ= λ= h.c ∆E avec ∆E = 13,6 × 1,60×10–19 = 2,18×10–18 J 6,63×10-34 × 3,00 ×108 = 9,14 ×10−8 m λ = 91,4 nm 2,176 ×10 Cette longueur d’onde dans le vide appartient au domaine des ultraviolets (U.V.). d. Calculons la variation d’énergie ∆E’ de l’atome correspondant à l’absorption d’un photon h.c de longueur d’onde dans le vide λ’=110 nm : ∆E' = λ' -34 8 6,63 × 10 × 3,00 × 10 1,81 × 10 −18 −18 ∆E' = = 1,81× 10 J ΔE' = = 11,3 eV 1,60 × 10 -19 110 × 10-9 L’absorption d’un photon de cette longueur devrait amener l’atome au niveau : –13,6 + 11,3 = – 2,3 eV et ce niveau n’existe pas. e. Lors de la transition du niveau 3 au niveau 2, le photon émis a une énergie : ∆E’’ = –1,51 – (–3,40) = 1,89 eV Longueur d’onde dans le vide de la radiation correspondante : -18 h.c avec ∆E’’ = 1,89 × 1,60×10–19 = 3,02×10–19 J ∆E' ' 6,63 × 10-34 × 3,00 × 108 λ' ' = = 658 × 10 −9 m λ’’ = 658 nm -19 3,024 × 10 λ' ' = Cette longueur d’onde dans le vide appartient au domaine visible (rouge).