De acuerdo con la Base de datos de espectros atómicos NIST, el estado fundamental del átomo de carbono neutro es el término ³P que surge de la configuración 2s²2p².
El siguiente estado excitado son los términos ¹D y ¹S, pero surgen de la misma configuración 2s²2p², por lo que se descartan porque la pregunta indica un cambio explícito en la configuración. Esto se cumple con el término ⁵S de configuración 2s¹2p³, cuya energía se encuentra a 2.684 eV sobre el estado del suelo. Afortunadamente, Google convierte 2.684 eV a 4.300E-19 J. Cualquier otro término de configuración 2s¹2p³ se encuentra por encima de este valor, por lo que no se tienen en cuenta.
Para saber cuántos átomos ocupa un estado en comparación con otro estado, se utiliza la fórmula de Boltzmann:
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F (estado2) / F (estado1) = exp {[ E (estado1) – E (estado2)] / kT }
donde F es la población de cada estado, E es la energía de cada estado, k es la constante de Boltzmann (1.381E-23 J / K) y T es la temperatura absoluta. Considerando el estado2 como termS término y el estado1 como estado fundamental: E (estado1) -E (estado2) = -4.300E-19 J. Ahora pongamos la temperatura deseada en la fórmula para calcular el factor F (2) / F (1).
A 298 K, F (2) / F (1) = 4.2E-46. Casi el 100% de los átomos de C están en estado fundamental.
A 1000 K, F (2) / F (1) = 3,0E-14. En un billón de átomos, solo 30 están en estado excitado.
A 6000 K (temperatura de la superficie del Sol), F (2) / F (1) = 0.00558. Alrededor del 0,5% de los átomos de carbono están en estado excitado.
Creo que esto es suficiente para convencerlo de que la energía térmica no es tan importante para la configuración electrónica, a menos que esté considerando una temperatura muy alta (la superficie del Sol todavía está fría para ese propósito). Bueno, casi me estaba olvidando, la fórmula de Boltzmann es válida solo en estado de equilibrio; cuando el sistema está lejos del equilibrio, no ofrece predicciones confiables. A pesar de esto, solo en circunstancias muy especiales la temperatura afecta la configuración electrónica.