UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALAFACULTAD DE INGENIERAESCUELA DE CIENCIASREA DE QUMICA GENERAL 1SECCION FINGENIERO: Telma Cano MoralesAUXILIAR: Lee Stevens Hernndez Rivera

Guatemala 16/Agosto/2013 Segundo Semestre 2013

QUIMICA GENERAL I

INTRODUCCIN

La luz visible no es la nica forma de radiacin electromagntica. Las ondas de radio, el calor, los rayos ultravioleta, los rayos gama, etc. Son otras formas comunes. Todas estas formas de energa radian de acuerdo a la teora bsica de ondas o Teora Ondulatoria, que describe como la energa electromagntica viaja en forma sinusoidal a la velocidad de la luz

El efecto fotoelctrico fue descubierto por Hertz en 1887, en el curso de sus experimentos que confirmaron por primera vez la existencia de las ondas electromagnticas y la teora electromagntica de Maxwell de la propagacin de la luz. Hertz descubri que una descarga elctrica entre dos electrodos ocurre ms fcilmente cuando en uno de ellos incide una luz ultravioleta.

RADIACIN ELECTROMAGNTICA

Laradiacin electromagnticaes una combinacin decampos elctricos y magnticososcilantes, que se propagan a travs del espacio transportando energa de un lugar a otro. La radiacin electromagntica puede manifestarse de diversas maneras comocalor radiado,luz visible,rayos Xorayos gamma. A diferencia de otros tipos deonda, como elsonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiacin electromagntica se puede propagar en elvaco. En el siglo XIX se pensaba que exista una sustancia indetectable, llamadater, que ocupaba el vaco y serva de medio de propagacin de las ondas electromagnticas. El estudio terico de la radiacin electromagntica se denominaelectrodinmicay es un subcampo del electromagnetismo.

FOTONES

Enfsica moderna, elfotn(engriego, [luz], y -n) es lapartcula elementalresponsable de las manifestacionescunticasdel fenmeno electromagntico. Es lapartcula portadorade todas las formas de radiacin electromagntica, incluyendo losrayos gamma, losrayos X, laluz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagntico), laluz infrarroja, lasmicroondasy lasondas de radio. El fotn tiene unamasa invariantecero,y viaja en el vaco con una velocidad constante. Como todos loscuantos, el fotn presenta tanto propiedades corpusculares como ondulatorias ("dualidad onda-corpsculo"). Se comporta como una onda en fenmenos como larefraccinque tiene lugar en una lente, o en la cancelacin por interferencia destructiva deondas reflejadas; sin embargo, se comporta como una partcula cuando interacta con la materia para transferir una cantidad fija de energa, que viene dada por la expresin

dondehes laconstante de Planck,ces lavelocidad de la luzyes lalongitud de onda. Esto difiere de lo que ocurre con las ondas clsicas, que pueden ganar o perder cantidades arbitrarias de energa. Para laluz visible, la energa portada por un fotn es de alrededor de 41019julios; esta energa es suficiente para excitar un ojo y dar lugar a la visin.

Adems de energa, los fotones llevan tambin asociado unmomento linealy tienen unapolarizacin. Siguen las leyes de lamecnica cuntica, lo que significa que a menudo estas propiedades no tienen un valor bien definido para un fotn dado. En su lugar se habla de las probabilidades de que tenga una cierta polarizacin, posicin o momento lineal. Por ejemplo, aunque un fotn puede excitar una molcula, a menudo es imposible predecir cul ser la molcula excitada.

La descripcin anterior de un fotn como un portador de radiacin electromagntica es utilizada con frecuencia por los fsicos. Sin embargo, en fsica terica, un fotn puede considerarse como un mediador para cualquier tipo de interaccin electromagntica.

La discusin sobre la naturaleza de la luz se remonta hasta la antigedad. En el siglo XVII,Newtonse inclin por una interpretacin corpuscular de la luz, mientras que sus contemporneosHuygensyHookeapoyaron la hiptesis de la luz como onda. Experimentos de interferencia, como el realizado porYoungen el siglo XIX, confirmaron el modelo ondulatorio de la luz.

La idea de la luz como partcula retorn con el concepto moderno de fotn, que fue desarrollado gradualmente entre 1905 y 1917 porAlbert Einstein apoyndose en trabajos anteriores dePlanck, en los cuales se introdujo el concepto decuanto. Con el modelo de fotn podan explicarse observaciones experimentales que no encajaban con el modelo ondulatorio clsico de la luz. En particular, explicaba cmo la energa de la luz dependa de lafrecuencia(dependencia observada en elefecto fotoelctrico) y la capacidad de la materia y la radiacin electromagntica para permanecer enequilibrio trmico. Otros fsicos trataron de explicar las observaciones anmalas mediante modelos "semiclsicos", en los que la luz era descrita todava mediante lasecuaciones de Maxwell, aunque los objetos materiales que emitan y absorban luz estaban cuantizados. Aunque estos modelos semiclsicos contribuyeron al desarrollo de lamecnica cuntica, experimentos posteriores han probado las hiptesis de Einstein sobre lacuantizacinde la luz (los cuantos de luz son los fotones).

El concepto de fotn ha llevado a avances muy importantes en fsica terica y experimental, tales como lateora cuntica de campos, elcondensado de Bose-Einsteiny la interpretacin probabilstica de la mecnica cuntica, y a inventos como ellser.

De acuerdo con elmodelo estndar de fsica de partculaslos fotones son los responsables de producir todos los camposelctricosymagnticos, y a su vez son el resultado de que las leyes fsicas tengan ciertasimetraen todos los puntos delespacio-tiempo. Las propiedades intrnsecas de los fotones (masa invarianteyespn) estn determinadas por las propiedades de lasimetra de Gauge.

Los fotones se aplican a muchas reas, como lafotoqumica, elmicroscopio fotnicoy lamedicin de distancias moleculares. Incluso se los ha estudiado como componentes decomputadoras cunticasy en aplicaciones sofisticadas decomunicacin pticacomo por ejemplo encriptografa cuntica.

TEORA DE PLANCK

Cuando un cuerpo es calentado emite radiacin electromagntica en un amplio rango de frecuencias. Elcuerpo negro(ideal) es aquel que adems absorbe toda la radiacin que llega a l sin reflejarla, de tal forma que slo emite la correspondiente a su temperatura. A fines del siglo XIX fue posible medir la radiacin de un cuerpo negro con mucha precisin. La intensidad de esta radiacin puede en principio ser calculada utilizando las leyes del electromagnetismo. El problema de principios del siglo XX consista en que si bien el espectro terico y los resultados experimentales coincidan para bajas frecuencias (infrarrojo), estos diferan radicalmente a altas frecuencias. Este problema era conocido con el provocativo nombre de la catstrofe ultravioleta, ya que la prediccin terica diverge a infinito en ese lmite. Quien logr explicar este fenmeno fue Max Planck, en 1900, que debi para ello sacrificar los conceptos bsicos de la concepcin ondulatoria de la radiacin electromagntica.

Para resolver la catstrofe era necesario aceptar que la radiacin no es emitida de manera continua sino en cuantos de energa discreta, a los que llamamos fotones.

La energa de estos fotones es:E (fotn) = h.:Frecuencia de la radiacin electromagntica (s-1)h: constante de Planckh = 6,62.10-27erg.sh = 6,62.10-34J.s

Cuando la frecuencia de la radiacin es baja el efecto de la discretizacin se vuelve despreciable debido al minsculo valor de la constante de Planck, y es perfectamente posible pensar al sistema como continuo, tal como lo hace el electromagnetismo clsico. Sin embargo, a frecuencias altas el efecto se vuelve notable.

EFECTO FOTOELCTRICO

Elefecto fotoelctricoconsiste en la emisin de electrones por un metal o fibra de carbono cuando se hace incidir sobre l unaradiacin electromagntica(luz visible o ultravioleta, en general). A veces se incluyen en el trmino otros tipos de interaccin entre la luz y la materia:

Fotoconductividad: es el aumento de la conductividad elctrica de la materia o en diodos provocada por la luz. Descubierta porWilloughby Smithen elseleniohacia la mitad delsiglo XIX.

Efecto fotovoltaico: transformacin parcial de la energa luminosa en energa elctrica. La primera clula solar fue fabricada porCharles Frittsen 1884. Estaba formada por selenio recubierto de una fina capa de oro.

El efecto fotoelctrico fue descubierto y descrito porHeinrich Hertzen1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensin alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. La explicacin terica fue hecha porAlbert Einstein, quien public en1905el revolucionario artculo Heurstica de la generacin y conversin de la luz, basando su formulacin de la fotoelectricidad en una extensin del trabajo sobre loscuantosdeMax Planck. Ms tardeRobert Andrews Millikanpas diez aos experimentando para demostrar que la teora de Einstein no era correcta, para finalmente concluir que s lo era. Eso permiti que Einstein y Millikan fueran condecorados conpremios Nobelen 1921 y 1923, respectivamente.

Se podra decir que el efecto fotoelctrico es lo opuesto a los rayos X, ya que el efecto fotoelctrico indica que los fotones luminosos pueden transferir energa a los electrones. Los rayos X (no se saba la naturaleza de su radiacin, de ah la incgnita "X") son la transformacin en un fotn de toda o parte de la energa cintica de un electrn en movimiento. Esto se descubri casualmente antes de que se dieran a conocer los trabajos de Planck y Einstein (aunque no se comprendi entonces).

ONDAS ELECTROMAGNTICAS

Unaonda electromagnticaes la forma de propagacin de laradiacin electromagnticaa travs del espacio. Y sus aspectos tericos estn relacionados con la solucin en forma de onda que admiten lasecuaciones de Maxwell. A diferencia de lasondas mecnicas, las ondas electromagnticas no necesitan de un medio material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por elvaco. Las ondas luminosasson ondas electromagnticas cuya frecuencia est dentro del rango de laluz visible.

Quiz el mayor logro terico de la fsica en el siglo XIX fue el descubrimiento de las ondas electromagnticas. El primer indicio fue la relacin imprevista entre los fenmenos elctricos y la velocidad de la luz.

En la naturaleza, las fuerzas elctricas se originan de dos formas. Primero est la atraccin o la repulsin elctricas entre las cargas elctricas (+) y (-). Es posible definir una unidad de carga elctrica como la carga que repele a otra carga similar a la distancia de, podemos decir, 1 metro con la fuerza de la unidad de fuerza utilizada (las frmulas usuales lo definen con ms precisin).

ESPECTRO ELECTROMAGNTICO

Se denominaespectro electromagnticoa la distribucin energtica del conjunto de lasondas electromagnticas. Referido a un objeto se denominaespectro electromagnticoo simplemente espectroa laradiacin electromagnticaque emite (espectro de emisin) o absorbe (espectro de absorcin) una sustancia. Dicha radiacin sirve para identificar la sustancia de manera anloga a unahuella dactilar. Los espectros se pueden observar medianteespectroscopiosque, adems de permitir ver el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son lalongitud de onda, lafrecuenciay la intensidad de la radiacin.

El espectro electromagntico se extiende desde la radiacin de menor longitud de onda, como losrayos gammay losrayos X, pasando por laluz ultravioleta, laluz visibley losrayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnticas de mayor longitud de onda, como son lasondas de radio. Se cree que el lmite para la longitud de onda ms pequea posible es lalongitud de Planckmientras que el lmite mximo sera eltamao del Universo(vaseCosmologa fsica) aunque formalmente el espectro electromagntico esinfinitoy continuo.

Espectro Electromagntico

CONCLUSIN

El espectro electromagntico es la distribucin del conjunto de las ondas electromagnticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagntico o espectro a la radiacin electromagntica que emite una sustancia.

El espectro electromagntico se extiende desde la radiacin de menor longitud de onda, como los rayos gamma pasando por la luz ultravioleta, hasta llegar a las ondas electromagnticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio.

Bibliografa / E grafa

Fundamentos de Qumica AnalticaSkook West Holler

Introduccin a la Qumica AnalticaDouglas A. SkoogDonald M. West

Fundamentos de Optica OndulatoriaJos Rodrguez GarcaJos M. Virgs

Heinrich Hertz (Las Ondas Electromagnticas)Manuel Garca DoncelXavier Roqu

http://es.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B3n

http://www.windows2universe.org/physical_science/magnetism/photon.html&lang=sp

http://quimica.wikia.com/wiki/Fot%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Max_Planck

http://qmk-com-level.jimdo.com/teor%C3%ADa/teor%C3%ADa-cu%C3%A1ntica-de-planck/

http://www.astromia.com/biografias/planck.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_electromagn%C3%A9tico

http://www.astrofisicayfisica.com/2012/06/que-es-el-espectro-electromagnetico.html