Muônio, hidrogênio muônico e anti-hidrogênio são estruturas ...

Vamos analisar a questão relacionada ao hidrogênio muônico, um átomo exótico em que um múon substitui o elétron em órbita ao redor de um próton.

Tema central da questão: A questão explora a energia do primeiro estado excitado do átomo muônico. Para isso, utiliza-se a teoria de Bohr, que também se aplica a átomos de um elétron como o hidrogênio. O conhecimento chave aqui é a energia dos níveis eletrônicos que depende da massa do múon e do próton.

Alternativa correta: B - − 632 eV

Justificativa: A energia do estado excitado em um sistema atômico é calculada considerando a equação de energia de Bohr, que é proporcional à massa reduzida do sistema. No caso do hidrogênio muônico, substituímos a massa do elétron pela massa do múon (207 vezes a massa do elétron), o que aumenta a energia do estado excitado. O cálculo nos leva a -632 eV para o primeiro estado excitado. Assim, a alternativa correta é B.

Análise das alternativas incorretas:

• A - − 2530 eV: Este valor é muito alto e não corresponde ao cálculo correto da energia do estado excitado.
• C - − 281 eV: Esta energia é insuficiente, não levando em conta a massa maior do múon.
• D - − 101 eV: Também está subestimada, desconsiderando o efeito da massa do múon.
• E - − 13 eV: Esta é a energia do estado excitado do hidrogênio comum, sem o múon.

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