Platon

1.El átomo y la consumición de materia.Espectroscopia y análisis químico.1860, kirchoff y Bunsen descubrieron una técnica muy especial de análisis la espectroscopia, que consistía en vaporizar distintas sustancias mediante una llama muy caliente, observando asi que estas emiten luz de distinto color.El conjunto de líneas constituye lo que se denomina espectro de emisión y cada elemento tiene el suyo propio. El grado de complicación y la singularidad de los espectros tienen que ser reflejo de sus átomos.Tubos de descarga y rayos catódicos.El físico británico J.J. Thomson (1856-1940) anuncio en 1897 que estos rayos catódicos eran materia y que se desviaban por los campos eléctricos y magnéticos en la dirección esperada para partículas con carga negativa. Concluyo que:Los rayos catódicos están constituidos por partículas materiales cargadas eléctricamente, a las que denomino electrones.Conclusiones del modelo de Thomson. El electrón.Extrajo dos conclusiones:1-Los electrones están presentes en todas las sustancias.2-La masa de los electrones es miles de veces menor que la prevista para los átomos.El electrón fue la primera partícula subatómica descubierta y durante algún tiempo fue la única conocida. En el siglo XX se descubrieron dos partículas subatómicas nuevas, el protón (1919) y el neutrón (1932), que permitieron establecer a los científicos una idea más próxima a la constitución del átomo.2.Naturaleza electromagnética de la luz.Naturaleza de la luz.Newton (1642-1727) indico que la luz consistía en un haz de partículas que tenias una naturaleza corpuscular. Huygens (1629-1695) propuso una naturaleza ondulatoria. En 1801, Young demostró que la luz podía ser difractada por lo que la teoría ondulatoria se acepto totalmente hasta principios del siglo XX cerrada esta cuestión.Definición de onda.La propagación de una perturbación vibracional en la cual se transmite energía, pero no materia.Cualquier onda viene caracterizada por su amplitud, A, Longitud, ë, y frecuencia, f. F=v/ëEn el caso de la luz propagándose en el vacio, velocidad se representa como c y su valor es el mismo para todas las frecuencias. Conviene destacar que en un medio diferente al vacio, la velocidad de propagación de la luz será distinta para cada frecuencia y siempre menor que el valor c.Teoría electromagnética de Maxwell.J.C. Maxwell (1831-1879) propuso que se considerada a la luz como una onda de naturaleza electromagnética. Años después, H. Hertz (1857-1894) fue capaz de producir y detectar las ondas electromagnéticas de Maxwell.Espectro electromagnético: conjunto de frecuencias o longitudes de onda de la radiación electromagnética ocupando la luz visible de una pequeña zona de dicho espectro.3.Orígenes de la teoría cuántica.Una serie de hechos experimentales condujeron al desarrollo de dos nuevas teorías físicas que cambiaron la visión del mundo, la teoría cuántica y la teoría de la relatividad.Radiación térmica.Cuerpo negro.Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética. Dicha emisión, Depende de dos factores: la temperatura y las características del cuerpo emisor, la radiación térmica.Para estudiar la influencia de la temperatura los físicos han elegido un objeto imaginario, denominado cuerpo negro, que es tanto emisor perfecto como un absorbente perfecto de donde no puede escapar la radiación.La energía emitida por el cuerpo negro por unidad de tiempo y de superficie, I, es directamente proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta a la que se encuentra. Cuanto más elevada sea la temperatura del cuerpo, mas energía se desprende rápidamente.La ley de Wien establece la relación entre la temperatura de un cuerpo negro y la longitud de onda de la radiación que más se emite. Max ? T= kDe acuerdo con la teoría clásica, se aleja de forma absoluta de la realidad, lo que significo un fracaso para la física clásica que suele llamar catástrofe del ultravioleta.Hipótesis de Planck.En 1990, Max Planck obtuvo la ecuación matemática correcta que se ajusta a la función de distribución experimental del cuerpo, supuso que los electrones que componen las paredes del cuerpo negro oscilan, o vibran, con una frecuencia definida característica de cada electrón.Planck establece que: La energía no puede absorberse ni emitirse de forma continua, sino en forma de paquetes o cuantos, cuya energía viene dada por: E=n?h?f.H= constante de Planck 6,63 ?10^-34 // n= es un numero cuántico.Las energías a escala atómica están cuantiadas solo son posibles energías con ciertos valores: los que permite la ecuación de cubanización. Efecto fotoeléctrico.Se denomina así al fenómeno por el cual muchos materiales expulsan electrones cuando son iluminados con luz adecuada. Observado por Hertz a fines del siglo XIX, parece lógico, ya que la luz transporta energía.Cada material fotoemisor tiene una frecuencia mínima, denominada frecuencia umbral, por debajo de la cual los electrones por muy intensa que sea la radiación empleada o mayor sea el tiempo de exposición.Explicación del efecto fotoeléctricoEinstein utilizo en 1905 como punto de partida la teoría de Planck. Expuso de la luz estaría formada por partículas luminosas que se denominaron fotones. E=h?fY si la frecuencia de la radiación es mayor que la frecuencia umbral no solo emitirán electrones sino estos tendrán energía cinética. Ec= h (f-fo).Naturaleza dual de la luz.La teoría de Einstein del efecto fotoeléctrico sugiere que la luz tiene una naturaleza fotonica, corpuscular. Para poderla compaginar con el hecho demostrado de su naturaleza ondulatoria, está plenamente aceptada la dualidad onda-corpúsculo de la luz.La luz presenta simultáneamente una doble naturaleza: ondulatoria y corpuscular.Los rasgos ondulatorios de la luz son más patentes en la zona del espectro de naja frecuencia, mientras que la naturaleza corpuscular predomina en la radiación de alta frecuencia. En la zona central de espectro, donde se encuentra el visible, es fácil comprobar ambas naturalezas. La relación matemática entre las naturalezas ondulatoria y corpuscular de la luz puede conseguirse a partir de dos formulas. La primera nos da la energía de un fotón, que según la hipótesis cuántica vale: E=h?f. / la segunda relaciona la energía y el momento lineal.Ecuación de Broglie. ë = h/p

4.Espectro Atómico.Espectro: Un conjunto de frecuencias de la luz emitida o absorbida por una determinada sustancia a escala atómica.Espectro atómico de absorción y de emisión.Se hace pasar una luz blanca sobre la muestra gaseosa que se va a estudiar, la cual absorbe dicha energía. La muestra gaseosa contiene átomos excitados por un aporte externo de energía. La energía sobrante de la muestra puede eliminarse por emisión de luz. Los espectros de emisión contiene más líneas que los de absorción y mayor información sobre la composición de la materia que está estudiando, y permiten un mayor conocimiento de la estructura interna de los átomos

.Modelo atómico de Bohr.En 1911, Rutherford presento pruebas irrefutables contra el modelo atómico de Thomson. Rutherford propuso un átomo constituido por un diminuto núcleo positivo, que concentra casi toda la masa del átomo, alrededor del cual orbitaban los electrones a gran velocidad.modelo atómico de Rutherford presentaba dos grandes inconvenientes:
1-Según las leyes del electromagnetismo, cualquier cuerpo cargado eléctricamente y en movimiento acelerado desprende energía en forma de radiación. Describiría una órbita en forma de espiral y terminaría colapsándose contra el núcleo.2-El modelo de Rutherford no tenía ninguna explicación satisfactoria para los espectros atómicos.En 1913, Niels Bohr (1885-1962) propuso un nuevo modelo atómico que combinaba aspectos clásicos y cuánticos.Postulados de Borh.Primer Postulado: hipótesis de los estados estacionarios.El electrón gira alrededor del núcleo solamente en un conjunto fijo de orbitas permitidas que se llaman estados estacionarios: en ellas gira sin absorber ni emitir energía.Segundo postulado: condición de cuantizacion.De las infinitas orbitas posibles para la física clásica solo son aceptables como estados estacionarios, aquellas cuyo valor del momento angular sea múltiplo entero de h/2.Tercer postulado: hipótesis de los saltos electrónico.Los electrones pueden saltar de una órbita permitida a otra absorbiendo o emitiendo energía. Si esta energía se absorbe o se emite en forma de radiación, la frecuencia de la radiación cumple la condición cuántica de Planck.2.Niveles de energía en el átomo de hidrogeno.Niveles de energía: el electrón puede adoptar en el átomo uno cualquiera de los niveles de energía permitidos que corresponden a los estados estacionarios pero no valores intermedios.Energía del electrón en el átomo de Hidrogeno.Bohr dedujo que las energías permitidas para el electrón vienen dadas por la expresión En= -k/n²La ecuación tiene signo negativo cuando el electrón esta libre, todas las demás energías que corresponden a estados ligados del electrón, serán más pequeñas y negativas.La energía del átomo es menor que la que tiene el núcleo más el electrón cuando este separado dicho de otra forma, el átomo es más estable que sus componentes por separado.Nivel de energía fundamental. Y niveles excitados.Para e valor n=1 se obtiene el valor más negativo que corresponde ala mínima energía del electrón. El átomo alcanza su estado de máxima estabilidad que se denomina estado fundamental o nivel fundamental. El resto de los estados energéticos posibles del átomo se denominan estados o niveles excitados. Cuando el valor de n=, el atomo seria de hidrogeno ionizado.3. Desarrollo y limitaciones del modelo de BohrA partir de los niveles de energía cada línea que aparece en el espectro corresponde a un tránsito electrónico. Sugirió que tendrían que existir otras series de lineas aun no detectadas en la región del infrarrojo.El modelo atómico de Bohr utilizo en sus cálculos iniciales orbitas circulares. Sommerfeld extendió el modelo aceptando la posibilidad de orbitas elípticas en un modelo denominado Bhor- Sommerfeld, requiere el uso de tres números cuánticos.Aciertos e inconvenientes del modelo.Aciertos:*Justifica la estabilidad del átomo.*Introduce el concepto de niveles de energía.*Relaciona las propiedades químicas de los elementos con su estructura electrónica.Inconvenientes:*Los resultados numéricos obtenidos para los átomos polielectronicos no coincidían con los valores medidos experimentalmente.*Carecía de coherencia en su desarrollo.4.Mecánica cuántica.Dualidad de onda-corpúsculo para la materia.En 1924, L. de Broglie pensó que si la luz podía exhibir tanto propiedades ondulatorias como corpusculares también podían presentar dicha dualidad. De broglie razono que un electrón enlazado al núcleo debe comportarse como una onda estacionaria.Conclusiones de Broglie.Fueron dos:1-El electrón en el átomo de hidrogeno debe comportarse como una onda estacionaria.2-El electrón tiene permitidas ciertas orbitas: aquellas cuya circunferencia, de longitud 2?ð?r, sea múltiplo entero de la longitud de onda ë.De Broglie utilizo para relacionar ambas naturalezas una ecuación similar a la del fotón. Ë=h/m?v. Siendo ë la longitud de onda, h la constante de Planck, m y v, masa y velocidad de la partícula material.Ecuación de Schrödinger.Función de onda, idea propuesta por E. Schrödinger en 1926 para dar un tratamiento cuántico a otros átomos y moléculas. Lo importante es que al resolver la ecuación de ondas de Schröndinger se obtienen una serie de soluciones cada una de cuales describe un posible estado de energía.Cada solución se caracteriza por los valores de tres números cuánticos que describen un orbital atómico. Un orbital atómico representa una región del espacio donde existe una alta probabilidad de encontrar al electrón.Significado de función de onda.El cuadrado del valor que toma la función de onda en una determinada región del espacio es un indicador de la probabilidad de encontrar a la partícula estudiada en dicha región espacial.Principio de Incertidumbre.El principio de incertidumbre refleja nítidamente las limitaciones impuestas por la mecánica cuántica.Cuando se estudia el comportamiento de una partícula, es posible determinar simultáneamente y con total exactitud el valor de la posición x, y su cantidad de movimiento, p=m?v.