Sabendo que o estado fundamental do átomo de hidrogênio tem energia igual a , considere as seguintes afirmações:
I. O potencial de ionização do átomo de hidrogênio é igual a .
II. A energia do orbital 1s no átomo de hidrogênio é igual a .
III. A afinidade eletrônica do átomo de hidrogênio é igual a .
IV. A energia do estado fundamental da molécula de hidrogênio, , é igual a .
V. A energia necessária para excitar o elétron do átomo de hidrogênio do estado fundamental para o orbital é menor do que .
Das afirmações feitas, estão ERRADAS
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$• \ \text{Afirmativa I:}$ $\color{royalblue}{\text{Correta}}$
$-$ Ionizar não é nada mais que excitar o elétron à camada do infinito, nessa camada, muitas vezes denotada por $n=0$, sabemos que a energia do elétron será $0 \ eV$, então, o potencial de ionização seria:
\begin{matrix}E_p = E_f - E_i = 0 - (-13,6) &\Rightarrow& E_p = 13,6 \ eV
\end{matrix}
$• \ \text{Afirmativa II:}$ $\color{royalblue}{\text{Correta}}$
$-$ Sabido que, no orbital $1s$ é o estado fundamental do átomo de hidrogênio, com a informação sobre a energia do enunciado, é fácil perceber que a afirmativa está correta.
$• \ \text{Afirmativa III:}$ $\color{orangered}{\text{Errada}}$
$-$ A afinidade eletrônica (ou eletroafinidade) é a energia envolvida (liberada) na adição de um elétron a um átomo no estado fundamental, diferente do potencial de ionização, o número de elétrons num orbital influencia a afinidade. Além disso, a energia em si é a entalpia do processo, sendo esta diretamente proporcional à energia potencial elétrica associada ao átomo e ao elétron admitido, além de inversamente proporcional ao raio atômico.
Resumidamente: São fenômenos distintos, o que implica, no geral, resultados distintos, não apenas uma inversão de sinal.
$• \ \text{Afirmativa IV:}$ $\color{orangered}{\text{Errada}}$
$-$ Ao formar a ligação $H-H$ ocorre uma estabilidade na molécula, estabilidade essa que se traduz em menor estado de energia, não numa multiplicação.
$• \ \text{Afirmativa V:}$ $\color{royalblue}{\text{Correta}}$
$-$ Vide a afirmativa I, excitar uma molécula ao infinito claramente necessita de mais energia que uma camada menor, logo, independente do nível excitado, a energia será menor ou aproximadamente igual à $13,6 \ eV$.
\begin{matrix} Letra \ (D)
\end{matrix}