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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