Differenza tra stato fondamentale e stato eccitato

Differenza principale - Stato di base vs stato eccitato

Gli atomi sono composti da un nucleo atomico e da elettroni che si trovano nel movimento attorno a quel nucleo. Gli elettroni non hanno una posizione specifica in un atomo; hanno solo una "probabilità" di essere da qualche parte intorno al nucleo. Secondo queste probabilità, gli scienziati hanno trovato livelli di energia discreti che hanno la più alta probabilità di contenere elettroni. Questi livelli di energia contengono elettroni con una certa quantità di energia. I livelli di energia che sono vicini al nucleo atomico hanno un'energia inferiore rispetto ai livelli di energia più lontani. Quando un atomo riceve una certa quantità di energia, si sposta in uno stato eccitato dallo stato fondamentale a causa del movimento di un elettrone da un livello di energia inferiore a un livello di energia più alto. La principale differenza tra stato fondamentale e stato eccitato è quella lo stato fondamentale è uno stato in cui gli elettroni di un sistema si trovano nei livelli di energia più bassi possibili mentre lo stato eccitato è qualsiasi stato del sistema che ha un'energia più alta dello stato fondamentale.

Aree chiave coperte

1. Cos'è lo stato fondamentale
      - Definizione, spiegazione
2. Cos'è lo stato eccitato
     - Definizione, spiegazione
3. Qual è la differenza tra stato fondamentale e stato eccitato
     - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: Atomo, nucleo atomico, elettrone, livello energetico, stato eccitato, stato fondamentale, stato del vuoto

Cos'è lo stato fondamentale

Lo stato fondamentale si riferisce allo stato in cui tutti gli elettroni di un sistema (un atomo, una molecola o uno ione) si trovano nei livelli di energia più bassi possibili. Pertanto, è noto che lo stato fondamentale non ha energia se confrontato con uno stato eccitato perché gli elettroni si trovano in un livello di energia "zero". Lo stato fondamentale è anche chiamato il stato di vuoto.

Quando l'energia viene fornita a un atomo nello stato fondamentale, può passare a uno stato eccitato assorbendo energia. Ma la vita dello stato eccitato è inferiore, quindi, l'atomo ritorna allo stato fondamentale, emettendo l'energia assorbita come mostrato nell'immagine seguente.

Figura 1: Emissione di energia assorbita

Pertanto, lo stato fondamentale è altamente stabile rispetto allo stato eccitato e ha una durata maggiore. Negli atomi dello stato fondamentale, la distanza tra gli elettroni e il nucleo atomico ha la minima distanza possibile. Gli elettroni risiedono più vicino al nucleo atomico.

Cos'è lo stato eccitato

Lo stato eccitato di un atomo si riferisce allo stato che ha un'energia più alta dello stato fondamentale di quell'atomo. Qui, uno o più elettroni non hanno il livello di energia più basso possibile. Gli elettroni si sono spostati su un livello di energia più elevato assorbendo l'energia fornita dall'esterno. Ma, al fine di passare a uno stato eccitato, la quantità di energia fornita dovrebbe essere uguale alla differenza di energia tra i due livelli di energia. Altrimenti, nessuna eccitazione avrebbe luogo.

Tuttavia, lo stato eccitato non è stabile poiché i livelli di energia più elevati non sono stabili e gli atomi tendono a ritornare allo stato fondamentale emettendo l'energia assorbita. Questa emissione porta alla formazione di uno spettro elettromagnetico con linee di emissione.

Figura 2: Emissione di energia assorbita da uno stato eccitato

La durata di uno stato eccitato è molto breve poiché lo stato eccitato è instabile a causa della sua alta energia. Qui, la distanza tra il nucleo atomico e gli elettroni non è la minima distanza possibile.

Differenza tra stato fondamentale e stato eccitato

Definizione

Stato fondamentale: Lo stato fondamentale si riferisce allo stato in cui tutti gli elettroni di un sistema (un atomo, una molecola o uno ione) si trovano nei livelli di energia più bassi possibili.

Stato eccitato:  Lo stato eccitato è qualsiasi stato del sistema che ha un'energia più alta dello stato fondamentale.

Energia

Stato fondamentale:  Si sa che lo stato fondamentale di un sistema ha un'energia "zero".

Stato eccitato:  Lo stato eccitato di un sistema ha un'alta energia.

Stabilità

Stato fondamentale:  Lo stato fondamentale è altamente stabile.

Stato eccitato:  Lo stato eccitato è altamente instabile.

Tutta la vita

Stato fondamentale: Lo stato fondamentale ha una lunga durata.

Stato eccitato:  Lo stato eccitato ha una vita breve.

Distanza dal nucleo atomico

Stato fondamentale: La distanza tra l'elettrone dello stato fondamentale e il nucleo atomico è la minima distanza possibile.

Stato eccitato:  La distanza tra l'elettrone di stato eccitato e il nucleo atomico è maggiore rispetto a quella dello stato fondamentale.

Posizione degli elettroni

Stato fondamentale: Nello stato fondamentale, gli elettroni si trovano nei livelli di energia più bassi possibili.

Stato eccitato: Nello stato eccitato, gli elettroni si trovano in livelli di energia più elevati.

Conclusione

Lo stato fondamentale e lo stato eccitato di un sistema sono correlati al movimento dell'elettrone tra due livelli di energia. La principale differenza tra lo stato fondamentale e lo stato eccitato è che lo stato fondamentale è uno stato mentre gli elettroni in un sistema sono nei livelli di energia più bassi possibili mentre lo stato eccitato è qualsiasi stato del sistema che ha un'energia più alta dello stato fondamentale.

Riferimento:

1. "Stato fondamentale". OChemPal, disponibile qui.
2. "Ground State vs. Stato eccitato di un atomo: un'analisi definitiva. "ScienceStruck, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Spontaneousemission" di Ilmari Karonen - http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Spontaneousemission.png (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Bohr-atom-PAR" di JabberWok in lingua inglese Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia