¿Por qué el espectro de emisión de hidrógeno tiene cuatro líneas si el hidrógeno solo tiene un electrón?

En realidad, hay mucho más de 4, pero esos son los más destacados (o los que están dentro del espectro visible o algo así, necesitaría ahondar en los detalles).

El punto es que el electrón en el átomo puede estar en muchos estados excitados. Considere una pelota en los escalones de una escalera. Si empujas la pelota fuera del escalón en el que está, la velocidad a la que aterriza en el suelo depende de qué tan alto estaba cuando fue empujada.

Es un poco así con los estados del electrón. Caer de un estado superior a un estado inferior hace que emita un fotón. Cuanto mayor es la diferencia de energía entre los estados, mayor es la energía del fotón emitido (y se puede calcular con bastante precisión).

La analogía de la bola en la escalera no puede extenderse demasiado; los niveles de energía no están espaciados uniformemente, por ejemplo.

Vea cuando se vuelve cuántico, las oraciones como ‘cuando se proporciona energía el electrón va a un nivel de energía más alto’ no tiene sentido. Se trata de probabilidades.
El electrón de un solo átomo, puede excitarse al primer nivel, o al segundo nivel o cualquier nivel más alto posible. Y dado que este electrón no puede permanecer en el nivel de energía más alto durante más de unos pocos nano segundos, inmediatamente se reduce.

Ahora en un segundo hay mil millones de nanosegundos, por lo que se toman aproximadamente mil millones de transiciones por segundo en un solo átomo. Y así, algunas transmisiones son más probables y otras menos, pero todo sucederá.

Ahora imagina que tienes miles de millones de átomos. Entonces, en un segundo, tienes una posibilidad total de billones de billones de transiciones ¿verdad? :RE. Así que ahora verás claramente todas las transiciones que suceden.

es como cuando arrojas una moneda, ya sea cara o cruz. Pero si lo tiras lo suficiente, no. de vez en cuando, verá el 50 por ciento de las caras del tiempo y el 50 por ciento de las colas del tiempo.

En realidad, sospecho que tiene muchos más que 4. Este puede ser el número en la región visible de los espectros. Para obtener una respuesta completa a esta pregunta, uno debe volver a la ecuación de onda de Schrodingers. Es una ecuación extraña y hay algunos argumentos sobre lo que representa, pero básicamente es una ecuación que se puede resolver solo para un número finito de variables de entrada (que están relacionadas con la longitud de onda de los fotones emitidos). Estos valores especiales de las variables de entrada se denominan valores propios, y las soluciones de la ecuación cuando se establecen estas variables son las funciones propias asociadas. Los valores propios y las funciones propias se encuentran con frecuencia en las soluciones de las ecuaciones diferenciales parciales de transferencia de calor y masa, y son objeto de cursos matemáticos de nivel superior altamente avanzados. En todos los casos, soy consciente de que el número de valores propios y las funciones propias asociadas es infinito. Sospecho que este es el caso aquí.

Porque la cantidad de líneas no tiene casi nada que ver con la cantidad de electrones. Es el número de niveles de energía que determina el número de líneas. El mismo electrón puede estar en cualquiera de varios niveles de energía; Cuando pasa de uno a otro, libera o absorbe un fotón.

Por cierto: hay más de cuatro líneas. Hay muchos de ellos si entras en ultravioleta. Ver http: //hyperphysics.phy-astr.gsu … para más información.