Unidad 1. Materia y átomo

Agosto-Diciembre 2015

• Objetivo de la unidad:

• Entender la teoría cuántica para predecir yentender el funcionamiento de los electrones.

• Al terminar la unidad podremos contestar:¿cuánto electrones están presentes en losátomos?,

¿qué energía poseen los electrones?

¿En que parte del átomo se encuentran los

electrones?

1.1 Radiación electromagnética

La radiación electromagnética es la emisión y

transmisión de energía en forma de ondas

electromagnéticas.

Las ondas electromagnéticas es una alteración vibrátil

por las cuales se transmite energía.

• La longitud de onda es la longitud entre dos puntosiguales de ondas sucesivas. Se representa por

• La frecuencia, , es el número de ondas que pasanpor un punto en un segundo.

• La amplitud de la onda es la longitud vertical de lalínea media de una onda a su cresta o a su valle.

• La rapidez es otra propiedad importante de una onda,

la cual tiene unidades de longitud/tiempo.

lambdaλ =

ν

u λν=

• Las ondas electromagnéticas viajan a 3 x 108 m/s ,

esta rapidez se le llama rapidez de la luz y se expresa

con c.

Ejemplos:

1. La longitud de onda de la luz verde de un

semáforo es alrededor de 522 nm ¿cuál es la

frecuencia de esta radiación?

2. ¿Cuál es la longitud de onda (en metros) de una

onda electromagnética que tiene una frecuencia

de 3.64 x107 Hz?

1.2 Teoría ondulatoria del electrón

• Teoría cuántica de Planck

Planck propuso que la mínima cantidad de

energía que se podía emitir o absorber en forma

de radiación electromagnética se le llamara

cuanto.

o

E hν=34

Energía de un cuanto

Constante de Planck, 6.63 10

Frecuencia de radiación

E

h x J s

ν

−

= = ⋅ =c

E hλ

=

• Efecto fotoeléctrico

Los electrones son expulsados desde la

superficie de ciertos metales que se han

expuesto a la luz de una determinada

frecuencia.

Einstein explicó este concepto, donde se

considera un rayo de luz como un torrente de

partículas, llamadas fotones.

• Ejemplos:

1. Calcule la energía de un fotón con una longitud de

onda de 5 x 104 nm y un fotón que tiene una

longitud de onda de 5 x 10 -2 nm.

2. La energía de un fotón es de 5.87x10-20 J, ¿cuál es

su longitud de onda en nm?

3. Una superficie metálica se irradia con dos diferentes

longitudes de onda Las energías para cada

una son 2.9x10-20 J y 4.2x 10-19 J, respectivamente.

¿cuál luz tiene la longitud de onda menor y cual la

mayor?

1 2yλ λ

• Teoría de Bohr y el átomo de hidrógeno

Bohr consideraba al átomo como una unidad

donde los electrones giraban alrededor del

núcleo en orbitas circulares a gran velocidad

(como el sistema solar).

Demostró que las energías que tiene el electrón

en un átomo de hidrógeno es:

2

1n HE R

n = −

-18Constante de Rydberg = 2.18x10

número cuántico principal, 1, 2, 3...HR J

n

=

=

• La teoría de Bohr explica el espectro de línea del

átomo de hidrógeno.

• Si el átomo absorbe energía radiante el electrón pasa

de un estado de energía mas bajo a otro estado de

mayor energía.

• Si el electrón se mueve desde un estado de mayor

energía a otro de menor energía, se emite energía

radiante en forma de fotón.

• La diferencia de energía entre los estados

inicial y final de energía:

f iE E E∆ = −

2

1f H

f

E Rn

= −

2

1i H

i

E Rn

= −

2 2

1 1H H

f i

E R Rn n

∆ = − − −

2 2

1 1H

i f

E h Rn n

ν

= = −

cνλ

=

• Ejemplos:

1. ¿Cuál será la longitud de onda (en nm) de unfotón emitido durante la transición desde elestado ni=5 al estado nf=2 en el átomo dehidrógeno?

2. ¿Cuál es la longitud de onda (en nm) de unfotón emitido durante la transición delestado ni=6 al estado nf=4 en el átomo dehidrógeno?

Tarea

Realizar ejercicios 7.7, 7.8, 7.10, 7.15, 7.16, 7.20,

7.31, 7.32, 7.34 y entregarlos.

Leer capitulo 1 y capitulo 7

Hacer resumen en su cuaderno de la sección 7.5

Mecánica cuántica.

Chang 10ma edición