It is found experimentally that 13.6 eV energy is required to seperatea hydrogen atom into a proton and an electron. Compute the orbital radius and the velocity of the electron in a hydrogen atom.

It can be experimentally verified that it takes 13.6 eV of energy to remove the electron from a hydrogen atom when it is in its ground state (closest to the nucleus).  If the electron is somehow moved to higher shells, then it takes less energy to remove it from its atom.  This means that if the electron of hydrogen atom is in its ground state, it takes at least 13.6eV to detach it from its atom.  The electron energy is the sum of its K.E. and P.E..  We may write:   P.E. + K.E.   =   -13.6 eV,   or     - k e2r      +    ½ Mv2  =  -13.6 eV,                 (1)   where  v2  can be found by understanding that the Coulombic force between the proton and electron of the hydrogen atom provides the necessary centripetal force for the electron spin around the proton.Equating the expression for these two forces yields:                                 ke2 r2   =  Mv2r   Solving for v2 yields:    v2  =  (ke2)  (rM)           (2)   Substituting (2) in (1) changes (1) to :   - k e2 r    +    ½ M( ke2rM  )   =  -13.6 eV    (3)      - ( ½) k e2r     =   -13.6× ( 1.6 × 10 19 ) Joules.   Substituting for (k) and (e),  k = 14πε0 = 9×109e = 1.6 × 10 19yields the value for r of   r = 0.53 × 10 10m.  The diameter of H-atom is therefore  1.06 × 10 10m      or  1.06 ÅAlso,from (2) v2 = (ke2)  (rM)M = 9.1 × 10-31 kgsubstituting and solving we have,v = 2.2 × 106 m/s

  • 23
What are you looking for?