광전자 분광법으로 셀레늄 원자의 이온화 에너지 측정

광전자 분광법으로 셀레늄 원자의 이온화 에너지 측정

 

 

λ = 48.2 nm인 빛이 2.371×10^6 m/s로 전자를 방출하면 셀레늄 원자의 이온화 에너지(kJ/mol)는 얼마인가? 전자의 질량(m)은 9.109×10^-31 kg이다.

 

The amount of energy necessary to remove an electron from an atom is a quantity called the ionization energy, E_i. This energy can be measured by a technique called photoelectron spectroscopy, in which light of wavelength λ is directed at an atom, causing an electron to be ejected. The kinetic energy of the ejected electron (E_k) is measured by determining its velocity, v (E_k = mv2/2), and E_i is then calculated using the conservation of energy principle. That is, the energy of the incident light equals E_i plus E_k. What is the ionization energy of selenium atoms in kJ/mol if light with λ = 48.2 nm produces electrons with a velocity of 2.371×10^6 m/s? The mass, m, of an electron is 9.109×10^-31 kg.

 

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48.2 nm = 48.2×10^(-9) m

( 1 nm = 10^(-9) m )

 

 

입사한 빛의 에너지를 계산하면,

E = hν = hc / λ

( 식 설명 https://ywpop.tistory.com/4964 )

= ((6.626×10^(-34) J•s) (3×10^8 m/s)) / (48.2×10^(-9) m)

= 4.124×10^(-18) J

 

 

전자의 운동 에너지를 계산하면,

Ek = 1/2 mv^2

= (1/2) (9.109×10^(-31) kg) (2.371×10^6 m/s)^2

= 2.560×10^(-18) kg•m^2/s^2

= 2.560×10^(-18) J

( 1 J = 1 kg•m^2/s^2 )

 

 

입사한 빛의 에너지 = 이온화 에너지 + 운동 에너지

E = E_i + E_k 이므로,

 

이온화 에너지를 계산하면,

E_i = E – E_k

= 4.124×10^(-18) J - 2.560×10^(-18) J

= 1.564×10^(-18) J

---> 전자 1개의 이온화 에너지

 

 

전자 1 mol에 대한 이온화 에너지를 계산하면,

(1.564×10^(-18) J/개) × (6.022×10^23 개/mol)

= 9.418×10^5 J/mol

= 941.8 kJ/mol

 

 

답: 941.8 kJ/mol