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esta es una muy buena investigación basada en los temas teoría cuántica y estructura atomica
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Instituto Tecnológico Del Estado De Puebla
Materia: Química
Carrera: Ingeniería Eléctrica
Tema: Investigación De Teoría Cuántica Y Estructura Atómica
Maestra: Verónica machorro Sánchez
Alumnos:
Alam Israel Silva Castillo
José Manuel flores pluma
Humberto Segundo Cabaña
Einer enrique flores pacheco
Josué Alfonso Gómez Lima
Teoría cuántica y estructura atómica
Base experimental de la teoría cuántica
La teoría cuántica, es una teoría física basada en la utilización del concepto de unidad
cuántica para describir las propiedades dinámicas de las partículas subatómicas y las
interacciones entre la materia y la radiación. Las bases de la teoría fueron sentadas por el
físico alemán Max Planck.* En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.- El
núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y
partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones.
Propuso el modelo ondulatorio, en el que se defendía que la luz no era más que una
perturbación ondulatoria, parecida al sonido, y de tipo mecánico pues necesitaba un medio
material para propagarse. Supuso tres hipótesis:
1.- Todos los puntos de un frente de ondas eran centros emisores de ondas secundarias;
2.- De todo centro emisor se propagaban ondas en todas direcciones del espacio con
velocidad distinta en cada medio;
3.- Como la luz se propagaba en el vacío y necesitaba un material perfecto sin rozamiento,
se supuso que todo el espacio estaba ocupado por éter, que hacía de soporte de las ondas.
Es aquel que además absorbe toda la radiación que llega a él sin reflejarla, de tal forma que
sólo emite la correspondiente a su temperatura.*
El efecto fotoeléctrico
La emisión de electrones por metales iluminados con luz de determinada frecuencia fue
observada a finales del siglo XIX por Hertz y Hallwachs. El proceso por el cual se liberan
electrones de un material por la acción de la radiación se denomina efecto fotoeléctrico o
emisión fotoeléctrica. Sus características esenciales son:
*Para cada sustancia hay una frecuencia mínima o umbral de la radiación electromagnética
por debajo de la cual no se producen fotoelectrones por más intensa que sea la radiación.
*La emisión electrónica aumenta cuando se incrementa la intensidad de la radiación que
incide sobre la superficie del metal, ya que hay más energía disponible para liberar
electrones.En los metales hay electrones que se mueven más o menos libremente a través
de la red cristalina, estos electrones no escapan del metal a temperaturas normales por que
no tienen energía suficiente. Calentando el metal es una manera de aumentar su energía.
Los electrones "evaporados" se denominan termoelectrones, este es el tipo de emisión que
hay en las válvulas electrónicas.
Mediante una fuente de potencial variable, tal como se ve en la figura podemos medir la
energía cinética máxima de los electrones emitidos, véase el movimiento de partículas
cargadas en un campo eléctrico.
Actividades
No es posible disponer de lámparas que emitan a todas las frecuencias posibles, solamente
existen lámparas hechas de materiales cuya emisión corresponde a unas determinadas
líneas del espectro. Algunas de las líneas de emisión son muy débiles y otras son brillantes.
En la tabla que encontré en mi investigación vienen como se proporcionan los espectros de
emisión de metales y gases. La longitud de onda se da en angstrom. Los números en negrita
indican las líneas de mayor brillo.
Aluminio (arco)
Cobre (arco en el
Mercurio (lámpara de arco)
Sodio (en llama)
Cadmio (arco)
Cinc (arco en el
vacío) vacío)
3083
3093
3944
3962
4663
5057
5696
5723
3248
3274
4023
4063
5105
5153
5218
5700
5782
3126
3131
3650
4047
4358
4916
4960
5461
5770
5791
6152
6232
5890
5896
3261
3404
3466
3611
3982
4413
4678
4800
5086
5338
5379
6438
3036
3072
3345
4680
4722
4811
4912
4925
6103
6332
Teoría atómica de Bohr
Entre 1911 y 1913 existió gran incertidumbre acerca de la estructura atómica. Se había
descartado el modelo de J.J.Thomson porque no pudo explicar la desviación de los rayos
alfa; el modelo de Rutherford estaba de acuerdo con los experimentos de desviación de
partículas alfa, pero éste, además de ser inestable (porque el electrón perdía energía en
forma de radiación electromagnética), no podía explicar la naturaleza de los espectros de
emisión y absorción atómica.
En 1913, Bohr desarrolló un modelo atómico abandonando las consideraciones de la física
clásica y tomando en cuenta la Teoría cuántica de Max Planck.
Niels Bohr no desechó totalmente el modelo planetario de Rutherford, sino que incluyo en las
restricciones adicionales. Para empezar, consideró no aplicable el concepto de la física
clásica de que una carga acelerada emite radiación continuamente.El modelo de Bohr está
basado en los siguientes postulados, que son válidos para átomos con un solo electrón como
el hidrógeno y permitió explicar sus espectros de emisión y absorción.
Modelo atómico de Bohr
1. Primer Postulado: Estabilidad del Electrón
Un electrón en un átomo se mueve en una órbita circular alrededor del núcleo bajo la
influencia de la atracción coulómbica entre el electrón y el núcleo, obedeciendo las leyes de
la mecánica clásica.
Las únicas fuerzas que actúan sobre el electrón son las fuerzas de atracción eléctrica (Fa) y
la fuerza centrípeta (Fc), que es exactamente igual a la fuerza centrífuga.
2. Segundo Postulado: Orbitas o niveles permitidos
En lugar de la infinidad de órbitas posibles en la mecánica clásica, para un electrón solo es
posible moverse en una órbita para la cual el momento angular L es un múltiplo entero de la
constante de Planck h.
3. Tercer Postulado: Niveles Estacionarios de Energía
Un electrón que se mueva en una de esas órbitas permitidas no irradia energía
electromagnética, aunque está siendo acelerado constantemente por las fuerzas atractivas al
núcleo. Por ello, su energía total E permanece constante.
4. Cuarto Postulado: Emisión y Absorción de Energía
Si un electrón que inicialmente se mueve en una órbita de energía Ei cambia
discontinuamente su movimiento de forma que pasa a otra órbita de energía Ef se emite o
absorbe energía electromagnética para compensar el cambio de la energía total. La
frecuencia ν de la radiación es igual a la cantidad (Ei – Ef) dividida por la constante de Planck
h.
Efecto fotoeléctrico y "Espectros de emisión y series espectrales"
El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887, al observar que
el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores
cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad.
Espectros de emisión y series espectrales
Son aquellos que se obtienen al descomponer las radiaciones emitidas por un cuerpo
previamente excitado. - Los espectros de emisión continuos se obtienen al pasar las
radiaciones de cualquier sólido incandescente por un prisma. Todos los sólidos a la misma
Temperatura producen espectros de emisión iguales.
SERIES ESPECTRALES
Las diferentes líneas que aparecieron en el
espectro del hidrógeno se podían
agrupan en diferentes series cuya longitud de onda es más parecida;
• Serie Lyman: zona ultravioleta del espectro. • Serie Balmer: zona visible del espectro.
• Serie Paschen zona infrarroja del espectro. • Serie Bracket: zona infrarroja del espectro.
• Serie Pfund: zona infrarroja del espectro.
ESPECTRO: Del latín spectrum (imagen), se puede definir el e. en Física como una sucesión
ordenada de radiaciones (v.) electromagnéticas.
Teoría cuántica y Principio de dualidad. Postulado de DE Broglie
Teoría cuántica
La teoría o mecánica cuántica es una de las ramas principales de la Física y uno de los más
grandes avances del siglo XX en el conocimiento humano. Explica el comportamiento de la
materia y de la energía. Su aplicación ha hecho posible el descubrimiento y desarrollo de
muchas tecnologías, como por ejemplo los transistores, componentes profusamente
utilizados en casi todos los aparatos que tengan alguna parte funcional electrónica. La teoría
cuántica describe, en su visión más ortodoxa, cómo en cualquier sistema físico –y por tanto,
en todo el universo– existe una diversa multiplicidad de estados, los cuales habiendo sido
descritos mediante ecuaciones matemáticas por los físicos, son denominados estados
cuánticos. De esta forma la mecánica cuántica puede explicar la existencia del átomo y
desvelar los misterios de la estructura atómica, tal como hoy son entendidos; fenómenos que
no puede explicar debidamente la física clásica o más propiamente la mecánica clásica.
Principio de dualidad. Postulado de DE Broglie
En 1924 Louis De Broglie proporcionó una solución a este acertijo. De Broglie razonó como
sigue: si las ondas luminosas se pueden comportar como un rayo de partículas (fotones),
entonces quizás las partículas como los electrones pueden poseer 46 propiedades
ondulatorias. De acuerdo con De Broglie, un electrón enlazado a un núcleo se comporta
como onda estacionaria.
Algunos puntos de la cuerda, llamados nodos, no se mueven en absoluto, esto es, la
amplitud de la onda en estos puntos es cero. En cada extremo hay un nodo, y puede haber
otros entre ellos. A mayor frecuencia de la vibración, menor es la longitud de la onda
estacionaria y mayor el número de nodos. De Broglie argumentó que si el electrón se
comporta en realidad como una onda estacionaria en el átomo de hidrógeno, entonces la
longitud de onda debe caber exactamente en la circunferencia de la órbita. De lo contrario, la
onda se cancela en forma parcial a sí misma en cada circunvolución sucesiva;
eventualmente la amplitud de la onda se reducirá a cero, y la onda no existiría.
Referencias bibliográficas.
1. http://www.tendencias21.net/La-Teoria-Cuantica-una-aproximacion-al-universo- probable_a992.html
2. Más allá de la teoría cuántica autor: MICHAEL TALBOT.
3. http://www.nucleares.unam.mx/~vieyra/cuant1.html .
4. http://www.quimica* cuantica.unam.mx/~vieyra/node11.html
5. http://www.quimitube.com/videos/efecto-fotoelectrico
6. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/fotoelectrico/fotoelectrico.htm
7. http://www.textoscientificos.com/fisica/efecto-fotoelectrico
8. Fundamentos de la teoría cuántica autor: SIDNEY BOROWITZ.
9. Física teórica mecánica cuántica autor: LEVICH volumen 3.
