INTRODUCCIONTodos los cuerpos materiales tangibles o intangibles que nos rodean: aire, agua, ropa, pintura, papel, alimentos, bebidas gaseosas, juguetes, la generacin de energa (elctrica, luminosa, calorfica, etc), estn relacionados directamente con la ciencia qumica, ya que esta sirve de base o fundamentos a la ciencias de la vida: biologa y la fsica.Es una ciencia natural basada en la observacin y experimentacin relacionada con los fenmenos que sufre la materia, de tal modo que de ella se estudie su composicin, constitucin, propiedades fsicas y qumicas, transformaciones y leyes que gobiernan dichos cambios en su estructura interna, as como la energa involucrada en el procesoLa quimica es una ciencia central, porque sirve de apoyo a otras ciencias como la fsica, la biologa, la geologa, la petroqumica, etc. Adems permite satisfacer las necesidades humanas en diferentes reas o campos de la actividad humana. Tenemos:1) En medicina: La qumica ayuda con la sntesis de diferentes frmacos (antibiticos, analgsicos, antidepresivos, vacunas, vitaminas, hormonas, radioistopos, etc), para el tratamiento de muchas enfermedades y para el mejoramiento de la salud en general.2) En nutricin: La qumica permite sintetizar sustancias llamadas saborizantes y colorantes para mejorar ciertas propiedades de los alimentos, y de ese modo puedan ingerirse con facilidad; los preservantes para que los alimentos no se deterioren en corto tiempo; tambin la qumica determina las sustancias vitales que requiere el organismo (minerales, vitaminas, protenas, etc)3) En agricultura: Gracias a los productos qumicos como abonos y fertilizantes se aumenta la productividad del suelo, y se logra satisfacer las necesidades de alimentacin cada vez mas crecientes. Adems con el uso de insecticidas, fungicidas y pesticidas, se controla muchas enfermedades y plagas que afectan al cultivo.4) En textilera y cuidado de la ropa: La qumica ayuda potencialmente a satisfacer esta necesidad, Sintetizando muchas fibras textiles (rayn, orln, nylon), colorantes para el teido, sustancias para el lavado (jabones, detergentes, etc.), preservantes de fibras naturales y sintticas, etc.5) En medio ambiente: Ayuda en el tratamiento y control de sustancias contaminantes que afectan a nuestro ecosistema (agua, suelo y aire), y en la asistencia de desastres ecolgicos tales como derrames de petrleo, cada de lluvia cida, incendios forestales, etc.6) En arqueologa: Determinar antigedad de restos fsiles.7) En mineraloga: Tcnicas de extraccin y purificacin de metales.8) En astronoma: Combustibles qumicos para los cohetes, ropa y alimentos concentrados para los astronautas.

INDICE: TEORA CUNTICA Y ESTRUCTURA ATMICA1.1.-El tomo y sus partculas subatmicas.Rayos Catdicos y Rayos andicos.Radiactividad.1.2.-Base experimental de la teora cuntica. Teora ondulatoria de la luz.Radiacin del cuerpo negro y teora de Planck. Efecto fotoelctrico.Espectros de emisin y series espectrales.1.3.-Teora atmica de Bohr.Teora atmica de Bohr-Sommerfeld. 1.4.-Teora cuntica. Principio de dualidad. Postulado de De Broglie. Principio de incertidumbre de Heisenberg. Ecuacin de onda de Schrdinger. Significado fsico de la funcin de onda *12 . Nmeros cunticos y orbitales atmicos.1.5.-Distribucin electrnica en sistemas polielectrnicos.Principio de Aufbau o de construccin. Principio de exclusin de Pauli.Principio de mxima multiplicidad de Hund.Configuracin electrnica de los elementos y su ubicacin en la clasificacin peridica. Principios de Radiactividad.1.6.-Aplicaciones tecnolgicas de la emisin electrnica de los tomos.

EL TOMO Y SUS PARTCULAS SUBATMICAS.0. El tomo y sus partculas subatmicas.Del latin ---, un tomo es la cantidad menor de un elemento qumico que tiene existencia propia; tambin denominado como la partcula fundamental, gracias a que se considera indivisible mediante procesos qumicos. El tomoest formado por un ncleo con protones y neutrones y varios electrones orbitales(las cuales son llamadas partculas subatmicas), cuyo nmerovara segn el elemento qumico.TOMO Y SUS PARTES.

Ac se muestran diferentes tomos mediante el Modelo de Bohr.Ahora por otra parte se encuentran las partculas subatmicas las cuales son:1. PROTN: El fsico alemn E. Goldstein, partcula elemental con carga elctrica positiva igual a 1, su masa es una UMA (unidad de masa atmica) y es 1837 veces mayor que la del electrn, se simboliza p+ .1. ELECTRON: El fsico J. J. Thomson descubre el electrn, partcula elemental con carga elctrica negativa igual a 1, masa despreciable y se simboliza e- . 1. NEUTRN: El fsico J. Chadwick, partcula elemental elctricamente neutra, con una masa ligeramente superior a la del protn, se simboliza n0 . en realidad est compuesto por trespartculas fundamentalescargadas llamadasquarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrn es unbarinneutro compuesto por dos quarks de tipoabajo, y un quark de tipoarriba. 1. NUCLEO: Es la parte central del tomo cargada positivamente. El ncleo contiene la mayor parte de la masa.1. NMERO ATMICO (Z) : La cantidad de protones vara segn el elemento. EJEMPLO: EL Magnesio (Mg) tiene Z= 121. NMERO DE MASA (A): Es la suma del nmero de protones y neutrones contenidos en el ncleo. 1. ISTOPOS: Son tomos de un mismo elemento que contienen el mismo nmero de protones y electrones, pero diferente nmero de neutrones.

QU ES EL ATMO?.El tomo es la parte ms pequea en la que se puede obtener materia de forma estable, ya que las partculas subatmicas que lo componen no pueden existir aisladamente salvo en condiciones muy especiales.

PARTICULAS SUBATMICAS.

PROTN: El fsico alemn E. Goldstein, partcula elemental con carga elctrica positiva igual a 1, su masa es una UMA (unidad de masa atmica) y es 1837 veces mayor que la del electrn, se simboliza p+.

ELECTRON: El fsico J. J. Thomson descubre el electrn, partcula elemental con carga elctrica negativa igual a 1, masa despreciable y se simboliza e- .

NEUTRN: El fsico J. Chadwick, partcula elemental elctricamente neutra, con una masa ligeramente superior a la del protn, se simboliza n0. En realidad est compuesto por trespartculas fundamentalescargadas llamadasquarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrn es unbarinneutro compuesto por dos quarks de tipoabajo, y un quark de tipo arriba.

NUCLEO: Es la parte central del tomo cargada positivamente. El ncleo contiene la mayor parte de la masa.

NMERO ATMICO (Z): La cantidad de protones vara segn el elemento. EJEMPLO: EL Magnesio (Mg) tiene Z= 12.

NMERO DE MASA (A): Es la suma del nmero de protones y neutrones contenidos en el ncleo.

ISTOPOS: Son tomos de un mismo elemento que contienen el mismo nmero de protones y electrones, pero diferente nmero de neutrones.

TEORIAS ATMICAS

Aristteles rechaz la teora atomista y estableci que la materia estaba formada por cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego, esta teora se llam continuista.

RAYOS CATDICOS Y RAYOS ANDICOS

Consiste en dos electrodos se encuentran dentro de un tubo sellado de vidrio al que se ha extrado casi completamente el aire. Cuando se aplica un Voltaje alto a travs de los electrodos, emerge un haz de rayos desde el electrodo negativo llamado Ctodo hacia el electrodo positivo llamado nodo.

ELECTRONES: El cual presenta una carga negativa. La masa del electrn es minscula, por eso se da como inexistente.

RAYOS CANALES: El fsico E. Goltein para estudiar el fenmeno del tubo de descarga uso un ctodo perforado e introdujo H2 gas enrarecido. Esto produjo una radiacin que se reflejaba detrs del ctodo lo indicaba que procedan del nodo. A estas radiaciones las llam rayos canales o rayos andicos.

RAYOS CATDICOS: Los tomos de este gas chocan con los electrones del gas y se ionizan y quedan con carga positiva y yendo en consecuencia del nodo al ctodo.

Propiedades

Los Rayos Catdicos Salen Del Ctodo Perpendicularmente A Su Superficie Y En Ausencia De Campos Elctricos O Magnticos Se Propagan Rectilneamente.

Son Desviados Por Un Campo Elctrico, Desplazndose Hacia La Parte Positiva Del Campo.

Son Desviados Por Campos Magnticos.

Producen Efectos Mecnicos; La Prueba De Ello Es Que Tienen La Capacidad De Mover Un Molinete De Hojas De Mica Que Se Interpone En Su Trayectoria.

Transforman Su Energa Cintica En Trmica, Elevando La Temperatura De Los Objetos Que Se Oponen A Su Paso.

Impresionan Placas Fotogrficas.

LOS RAYOS ANDICOS: tambin conocidos con el nombre de canales o positivos, son haces de rayos positivos construidos por cationes atmicos o moleculares que se desplazan hacia el electrodo negativo en un tubo de crookes.

es un fenmeno qumico-fsico por el cual algunos cuerpos o elementos qumicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas radiogrficas fecisterografias, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre otros.

estos rayos fueron observados por vez primera por el fsico alemn eugen goldstein (figura 1.36) en el ao 1886.estos rayos andicos se forman cuando los electrones van desde el ctodo (-) al nodo (+), y chocan contra los tomos del gas encerrado en el tubo . como las partculas del mismo signo se repelen, estos electrones que van hacia el nodo arrancan los electrones de la corteza de los tomos del gas, el tomo se queda positivo, al formarse un ion positivo, stos se precipitan hacia el ctodo que los atrae con su carga negativa. su carga es positiva e igual o mltiplo entero de la del electrn.

RADIACTIVIDAD

Es un fenmeno fsico por el cual losncleos qumicos, llamados radiactivos, emitenradiacionesque tienen la propiedad de impresionar placas radiogrficas,ionizargases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre otros.

PUEDEN SER:

Natural: manifestada por los istopos que se encuentran en la naturaleza.

Artificial o inducida: manifestada por los radioistopos producidos en transformaciones artificiales.

RADIACTIVIDAD NATURAL

Personajes que intervinieron en este descubrimiento:

En 1896Henri Becquereldescubri que ciertas sales de uranio emiten radiaciones espontneamente.

El estudio del nuevo fenmeno y su desarrollo posterior se debe casi exclusivamente al matrimonio deMarieyPierre Curie, quienes encontraron otras sustancias radiactivas: el torio, elpolonioy elradio. Marie Curie dedujo que la radiactividad es una propiedad atmica.

Pronto se vio que todas estas reacciones provienen delncleo atmicoque describiErnest Rutherforden1911, quien tambin demostr que las radiaciones emitidas por las sales de uranio pueden ionizar el aire y producir la descarga de cuerpos cargados elctricamente.

En 1920Ernest Rutherford, consigue describir laradiacin beta.

En1932,James Chadwickdescubri la existencia delneutrnque Rutherford haba predicho en1920, e inmediatamente despusEnrico Fermidescubri que ciertas radiaciones emitidas en fenmenos no muy comunes de desintegracin son en realidadneutrones.

RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL

La radiactividad artificial, tambin llamadaradiactividad inducida, se produce cuando se bombardean ciertos ncleos estables con partculas apropiadas. Si la energa de estas partculas tiene un valor adecuado, penetran el ncleo bombardeado y forman un nuevo ncleo que, en caso de ser inestable, se desintegra despus radiactivamente.

CLASES Y COMPONENTES DE LA RADIACIN.Partcula alfa: Son flujos de partculas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones (ncleos dehelio). Este tipo de radiacin la emiten ncleos de elementos pesados situados al final de latabla peridica(A >100).

Desintegracin beta: Son flujos de electrones (beta negativas) opositrones(beta positivas) resultantes de la desintegracin de los neutrones o protones del ncleo cuando ste se encuentra en un estado excitado. Es desviada por campos magnticos. Es ms penetrante, aunque su poder de ionizacin no es tan elevado como el de las partculas alfa.

Radiacin gamma: Se trata deondas electromagnticas. Es el tipo ms penetrante de radiacin. Al ser ondas electromagnticas de longitud de onda corta, tienen mayor penetracin y se necesitan capas muy gruesas deplomo uhormignpara detenerlas. En este tipo de radiacin el ncleo no pierde su identidad, sino que se desprende de la energa que le sobra para pasar a otro estado de energa ms baja emitiendo los rayos gamma, o sea fotones muy energticos. Este tipo de emisin acompaa a las radiaciones alfa y beta. Por ser tan penetrante y tan energtica, ste es el tipo ms peligroso de radiacin.

Transmutacin nuclear

Rutherford en 1919 demostr que era posible la radiactividad artificial, Logrando transformar un elemento a otro mediante una transmutacin nuclear.

Elementos transurnicos a partir de 1940 con el neptunio 93.

Se bombardea normalmente con neutrones y el uso de aceleradores de partculas para cargarlas de energa cintica y colisionar sin problema con la sustancia blanco, debido a la repulsin de cargas por la ley de Coulomb.

Fisin nuclear

En este proceso se divide un ncleo pesado (masa > 200) para formar ncleos mspequeos de masa intermedia y uno o ms neutrones. Liberando gran cantidad de los principales elementos de este tipo son el uranio-235 y el istopo plutonio-239 debido a que generan una reaccin nuclear en cadena.

BASE EXPERIMENTAL DE LA TEORA CUNTICA

La mecnica cuntica es la base de los estudios del tomo, los ncleos y las partculas elementales (siendo ya necesario el tratamiento relativista), pero tambin en teora de la informacin, criptografa y qumica.

Las tcnicas derivadas de la aplicacin de la mecnica cuntica suponen, en mayor o menor medida, el 30 por ciento del PIB de los Estados Unidos.

De forma especfica, se considera tambin mecnica cuntica, a la parte de ella misma que no incorpora la relatividad en su formalismo, tan slo como aadido mediante teora de perturbaciones. La parte de la mecnica cuntica que s incorpora elementos relativistas de manera formal y con diversos problemas, es lamecnica cuntica relativista o ya, de forma ms exacta y potente, la teora cuntica de campos (que incluye a su vez a la electrodinmica cuntica, cromo dinmica cuntica y teora electro dbil dentro del modelo estndar) y ms generalmente, la teora cuntica de campos en espacio-tiempo curvo. La nica interaccin que no se ha podido cuantificar ha sido la interaccin gravitatoria.

Teora ondulatoria

Esta teora, desarrollada porChristiaan Huygens, considera que la luz es unaonda electromagntica, consistente en uncampo elctricoque vara en el tiempo generando a su vez uncampo magnticoy viceversa, ya que los campos elctricos variables generan campos magnticos (ley de Ampre) y los campos magnticos variables generan campos elctricos (ley de Faraday).

Vista lateral (izquierda) de una onda electromagntica a lo largo de un instante y vista frontal (derecha) de la misma en un momento determinado. De color rojo se representa el campo magntico y de azul el elctrico.

Amplitud (A): Es la longitud mxima respecto a la posicin de equilibrio que alcanza la onda en su desplazamiento.Periodo (T): Es el tiempo necesario para el paso de dos mximos o mnimos sucesivos por un punto fijo en el espacio.Frecuencia (): Nmero de oscilaciones del campo por unidad de tiempo. Es una cantidad inversa al periodo.Longitud de onda(): Es la distancia lineal entre dos puntos equivalentes de ondas sucesivas.Velocidad de propagacin (V): Es la distancia que recorre la onda en una unidad de tiempo. En el caso de lavelocidad de propagacin de la luzen el vaco, se representa con la letrac.

Radiacin del cuerpo negro y teora de plank.

Uncuerpo negroes un objeto terico o absorbe toda laluzy toda laenergaradiante que incide sobre l. Nada de la radiacin incidente se refleja o pasa a travs del cuerpo negro. A pesar de su nombre, el cuerpo negro emite luz y constituye unsistema fsicoidealizado para el estudio de la emisin deradiacin electromagntica. El nombre Cuerpo negrofue introducido porGustav Kirchhoffen1862.La luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiacin de cuerpo negro.

Elefecto fotoelctrico.

El efecto fotoelctricoes el fenmeno en el que las partculas de luz llamadas fotn, impactan con los electrones de un metal arrancando sus tomos. El electrn se mueve durante el proceso, dado origen a una corriente elctrica. Este fenmeno es aprovechado en las plantas que utilizan paneles solares, los cuales reciben la energa lumnica del sol transformndola en electricidad.

Espectros de emisin y series espectralesEl espectro de emisin atmica de un elemento es un conjunto de frecuencias de las ondas electromagnticas emitidas por tomos de ese elemento, en estado gaseoso, cuando se le comunica energa. El espectro de emisin de cada elemento es nico y puede ser usado para determinar si ese elemento es parte de un compuesto desconocido.

Si ponemos un tubo con Hidrgeno calentado a alta temperatura, esto produce que emita radiaciones, y cuando stas se hacen pasar a travs de un prisma de cuarzo se refractan, y se desvan. Cuando salen del prisma, las radiaciones se encuentran separadas en la placa detectora fluorescente.Las caractersticas del espectro de emisin de algunos elementos son claramente visibles a ojo descubierto cuando estos elementos son calentados. Por ejemplo, cuando un alambre de platino es baado en una solucin de nitrato de estroncio y despus es introducido en una llama, los tomos de estroncio emiten color rojo. De manera similar, cuando el Cobre es introducido en una llama, sta se convierte en luz verde. Estas caracterizaciones determinadas permiten identificar los elementos mediante su espectro de emisin atmica.El hecho de que slo algunos colores aparezcan en las emisiones atmicas de los elementos significa que slo determinadas frecuencias de luz son emitidas. Cada una de estas frecuencias estn relacionadas con la energa de la frmula:Efotn = h

donde E es la energa, h es la constante de Planck y es la frecuencia. La frecuencia es igual a: = c/donde c es la velocidad de la luz en el vaco y es la longitud de onda.Con esto se concluye que slo algunos fotones con ciertas energas son emitidos por el tomo. El principio del espectro de emisin atmica explica la variedad de colores en signos de nen, as como los resultados de las pruebas de las llamas qumicas mencionadas anteriormente.Las frecuencias de luz que un tomo puede emitir depende de los estados en que los electrones pueden estar. Cuando estn excitados, los electrones se mueven hacia una capa de energa superior. Y cuando caen hacia su capa normal emiten la luz.Series o lneas espectrales.Una serie o lnea espectral es una lnea oscura o brillante en un espectro uniforme y continuo, resultado de un exceso o una carencia de fotones en un estrecho rango de frecuencias, comparado con las frecuencias cercanas. Cuando existe un exceso de fotones se habla de una lnea de emisin. En el caso de existir una carencia de fotones, se habla de una lnea de absorcin. El estudio de las lneas espectrales permite realizar un anlisis qumico de cuerpos lejanos, siendo la espectroscopia uno de los mtodos fundamentales usados en la astrofsica, aunque es utilizada tambin en el estudio de la Tierra. Dependiendo del tipo de gas, la fuente luminosa y lo que arribe al detector, se pueden producir dos tipos de lneas: de emisin o de absorcin. Si el gas se encuentra entre el detector y la fuente de luz la cual, por lo general, se tratar de una fuente con espectro continuo, de tal forma que el detector pueda observar el espectro tanto del gas como de la fuente, se observar una disminucin de la intensidad de la luz en la frecuencia del fotn incidente, debido a que la mayor parte de los fotones reemitidos saldrn en direcciones diferentes a las que posean los fotones originales. En este caso se observar una lnea de absorcin. Por otro lado, si el detector es capaz de observar el gas, pero no puede ver la fuente de luz, se observarn solamente los fotones reemitidos, resultando en lneas de emisin.Teora de Bohr.En 1913, Bohr desarroll un modelo atmicoabandonando las consideraciones de la fsica clsica y tomando en cuenta la Teora cuntica de Max Planck.Segn lateora cuntica de Planck, la absorcin y emisin de energa tiene lugar en forma de fotones o cuantos.A continuacin se muestra los postulados de su teorema.1. Primer Postulado: Estabilidad del Electrn.Un electrn en un tomo se mueve en una rbita circular alrededor del ncleo bajo la influencia de la atraccin coulmbica entre el electrn y el ncleo, obedeciendo las leyes de la mecnica clsica.Las nicas fuerzas que actan sobre el electrn son las fuerzas de atraccin elctrica (Fa) y la fuerza centrpeta (Fc), que es exactamente igual a la fuerza centrfuga.

2. Segundo Postulado: Orbitas o niveles permitidos En lugar de la infinidad de rbitas posibles en la mecnica clsica, para un electrn solo es posible moverse en una rbita para la cual elmomento angular Les un mltiplo entero de la constante de Planck.

3. Tercer Postulado: Niveles Estacionarios de Energa Un electrn que se mueva en una de esas rbitas permitidas no irradia energa electromagntica, aunque est siendo acelerado constantemente por las fuerzas atractivas al ncleo. Por ello, su energa total E permanece constante.4. Cuarto Postulado: Emisin y Absorcin de Energa Si un electrn que inicialmente se mueve en una rbita de energa Ei cambia discontinuamente su movimiento de forma que pasa a otra rbita de energa Ef se emite o absorbe energa electromagntica para compensar el cambio de la energa total.La frecuencia de la radiacin es igual a la cantidad (Ei Ef) dividida por la constante de Planck h.Teora Atmica de Bohr-sommerfeld.En 1916, el fsico alemn Arnold Sommerfeld modific el modelo de Bohr en el sentido que las rbitas permitidas para los electrones deban ser elpticas ms que circulares.

El modelo mecnico cuntico. La teora de Bohr -Sommerfeld fue una pieza maestra de simplicidad, que explic satisfactoriamente el espectro del hidrgeno. Sin embargo, tena una contradiccin fatal: funcionaba slo con tomos de hidrgeno e iones que contenan slo un electrn.

Bohr hizo una contribucin, significativa para la comprensin de los tomos y su sugerencia que la energa de un electrn en un tomo est cuantizada permanece inalterada. Pero su teora no proporciona una descripcin completa del comportamiento electrnico en los tomos.Teora cuntica y estructura atmicaLa teora cuntica, es una teora fsica basada en la utilizacin del concepto de unidad cuntica para describir las propiedades dinmicas de las partculas subatmicas y las interacciones entre la materia y la radiacin. Las bases de la teora fueron sentadas por el fsico alemn Max Planck.Otra contribucin fundamental al desarrollo de la teora fue el principio de incertidumbre, formulado por el fsico alemn Werner Heisenberg en 1927, y que afirma que no es posible especificar con exactitud simultneamente la posicin y el momento lineal de una partcula subatmica.

La siguiente figura muestra las modificaciones que ha sufrido el modelo del tomo desde Dalton hasta Schrdinger.

Principio de dualidad postulado de Broglie.En el contexto de la fsica clsica, el modelo corpuscular de la luz (est constituida por fotones) y el modelo ondulatorio (consiste en la propagacin del campo electromagntico) son incompatibles. Pero en el marco de la fsica cuntica, ambos comportamientos de la luz, que parecan contradictorios, se pudieron integrar en un modelo coherente. Un avance fundamental que permiti esta integracin e impuls el desarrollo de la fsica cuntica fue una hiptesis, planteada por el fsico francs de De Broglie (1892-1987) en su tesis doctoral de 1924.Dicha hiptesis atribuy a toda partcula con impulso, p, una onda asociada, cuya longitud de onda es = h/p. La fsica cuntica generaliz la hiptesis de De Broglie, para considerar que toda entidad fsica tiene una naturaleza dual, de tal forma que su comportamiento global presenta dos aspectos complementarios:Ondulatorio y corpuscular. Dependiendo del experimento predomina uno de estos dos aspectos.As, el hecho de que un electrn, por ejemplo, tenga masa y cantidad de movimiento, pero tambin una longitud de onda, supone que en una colisin con otro electrn, predomine el comportamiento corpuscular de ambos, pero tambin ocurre que un haz de electrones se difracta cuando pasa por un pequeo orificio circular de tamao comparable a su longitud de onda. De hecho, si el haz de electrones se hace incidir en una pantalla situada detrs del orificio, dibuja una figura como:

Tambin dos haces de electrones pueden producir interferencias y as se comprueba en un experimento consistente en hacerlos pasar a travs de una rendija doble o mltiple.Principio de incertidumbre de Heidelberg Elprincipio de indeterminacin de Heisenbergafirma que no se simultneamente y con precisin arbitraria, ciertos pares de variables fsicas, como son, por ejemplo, la posicin y la cantidad de movimiento de un objeto dado. En palabras sencillas, cuanta mayor certeza se busca en determinar la posicin de una partcula, menos se conoce su cantidad de movimiento lineal.Ecuacin de SchrdingerDescribe la evolucin temporal de una partcula masiva no relativista. Es de importancia central en la teora de la mecnica cuntica, donde representa para las partculas microscpicas un papel anlogo a lasegunda ley de Newtonen lamecnica clsica. Las partculas microscpicas incluyen a las partculas elementales, tales como electrones, as como sistemas de partculas, tales como ncleos atmicos.Esta es una ecuacin matemtica que tiene en consideracin varios aspectos:La existencia de un ncleo atmico, donde se concentra la gran cantidad del volumen del tomo.Los niveles energticos donde se distribuyen los electrones segn su energa.La dualidad onda-partcula.La probabilidad de encontrar al electrn.Significado fsico de la funcin de onda.

Nmeros cunticos y orbitales atmicos.Losnmeros cunticossonparmetros que describen el estado electrn y las caractersticas de un orbital.

Numero cuntico principal nsu valor indica la rbita o nivel energtico en el que se encuentra el electrn,mientras mayor sea el valor de n ,ms alejado esta el electrn del ncleo, y mayor es su contenido energtico. n=1 hasta n=7.

Numero cuntico secundario lDetermina elsubnively se relaciona con laformadel orbital. su valor indica la subrbita o subnivel de energa en el que se encuentra el electrn.-Se designa con nmeros que van decero a n-1, los cuales se identifican con lasletrass, p, d, f.

Su valor depende del numero cuntico principal.-Cada nivel energtico ( n ) tiene "n" subniveles

Subniveles de el numero cuntico azimutalSe designa con nmeros que van de cero a n-1, los cuales se identifican con las letras s,p, d, f.Ejemplo:Si n = 1 l = 0Si n = 2 l = 0, 1Si n = 3 l = 0, 1, 2Si n =4 l =0, 1, 2, 3Si n = 5 l = 0, 1, 2, 3,4Los valores de l dependen de n.A esta regin espacial se le llamaorbitaly se le designa con letras (cada una de las letras representa un tipo de orbital).

Numero cuntico magntico mEl nmero cuntico magntico determina la orientacin espacial de las rbitas, de las elipses. Varia desde -1 hasta 1 pasando por 0.Un nmero cuntico magntico, corresponde a:Ml = l,.-2, -1, 0, +1, +2, +lPOR EJEMPLO:Cuando l = 0, m adquiere un solo valor: 0.Cuando l = 1, m adquiere tres valores: 1, 0 y + 1.Cuando l = 2, m adquiere cinco valores: 2, 1, 0, + 1 y + 2.

Numero cuntico de giro sCada electrn, en un orbital, gira sobre s mismo. Este giro puede ser en el mismo sentido que el de su movimiento orbital o en sentido contrario. Este hecho se determina mediante un nuevo nmero cuntico, el nmero cuntico es spins, que puede tomar dos valores, 1/2 y -1/2.

Distribucin electrnica en sistemas polielectrnicos.La ecuacin de onda de Schrodinger no tiene solucin exacta. Hay que introducir soluciones aproximadas: Los orbitales atmicos son semejantes a los del hidrgeno.Tambin se pueden emplear los mismos nmeros cunticos (n, l, m l) para describir los orbitales.Sistemas con ms de 1 electrn, hay que tener en cuenta:Cuarto nmero cuntico (ms)Limitar n electrones por orbital (P. Exclusin Pauli)Conjunto de niveles de energa ms complejo.La configuracin electrnica de un tomo es la distribucin de los electrones en los subniveles de energa del tomo. La configuracin electrnica de un tomo se obtiene escribiendo en orden ascendente de energa los smbolos de los subniveles ocupados indicando el nmero de electrones que contiene.

El nmero de electrones que ocupan los subniveles de un tomo neutral debe ser igual al nmero atmico del elemento.El principio de construccin o de Aufbau.La configuracin electrnica de cualquier elemento puede obtenerse aplicando el principio de construccin (Aufbau): cuando los protones se incorporan al ncleo de uno en uno para construir los elementos, los electrones se suman de la misma manera a los orbitales atmicosCon este principio podemos obtener configuraciones en el estado fundamentalAplicando las siguientes reglas: Empezamos llenando los orbitales de menor a mayor valor de n. Cada orbital se ocupar con un mximo de dos electrones con sus espines apareados (Pauli). Para orbitales degenerados, cada electrn ocupar un orbital diferente antes de aparearse (regla de Hund).

Ejemplo de Llenado de orbitales en un tomo polielectrnico siguiendo el principio de construccin o Aufbau.

Principio de exclusin de PauliElprincipio de exclusin de Paulies un principiocunticoenunciado porWolfgang Ernst Paulien1925. Establece que no puede haber dosfermionescon todos susnmeros cunticosidnticos (esto es, en el mismoestado cunticode partcula individual) en el mismo sistema cuntico ligado.Formulado inicialmente como principio, posteriormente se comprob que era derivable de supuestos ms generales: de hecho, es una consecuencia delteorema de la estadstica del spin.Histricamente el principio de exclusin de Pauli fue formulado para explicar la estructura atmica, y consista en imponer una restriccin sobre la distribucin de los electrones entre los diferentes estados. Posteriormente, el anlisis de sistemas de partculas idnticas llev a la conclusin de que cualquier estado deba tener una simetra bajo intercambio de partculas peculiar, lo cual implicaba que existan dos tipos de partculas: fermiones, que satisfaran el principio de Pauli, y bosones, que no lo satisfaran.Maxima multiplicidad de Hund.

(1896-1997)Fsico alemn, conocido y reconocido por su trabajo en la estructura de tomos y molculas, publico 250 artculos y libros cientficos, entre de ellos fundamentos de fsica. El realizo una formula emprica formulada en 1927, mejor conocida como regla de Hund, a partir del el estudio de los espectroscopios atmicos.

Al llenar orbitales de igual energa (los tres orbitales p, los cinco d, o los siete f) los electrones se distribuyen, siempre que sea posible, con sus espines paralelos, es decir, que no se cruzan. La partcula mini atmica es ms estable (tiene menos energa) cuando tiene electrones desapareados (espines paralelos) que cuando esos electrones estn apareados (espines opuestos o anti paralelos).Configuracin electrnica de los elementos y su ubicacin en la tabla peridica.Considerando el ultimo subnivel en la distribucin electrnica de los elementos, stos se clasifican en cuatro bloques (s, p, d, f) lo que permite identificar al grupo al cual pertenece cada elemento. El elemento cuya configuracin electrnica termina en subnivel s o p es representativo (grupo A), si la configuracin electrnica termina en subnivel d es un elemento de transicin (grupo B), y si la configuracin electrnica termina en f, es un elemento de transicin interna o tierra rara (grupo IIIB).

La clasificacin por bloques permite ubicar un elemento en la tabla peridica, es decir indicar el nmero de periodo y el nmero de grupo.Ubicacin de un Elemento en la Tabla Peridica:Cada elemento pertenece a un casillero de latabla periodicay puede ubicarse conociendo sunumero atomico(Z) de acuerdo a los siguientes pasos:1erpaso:Tener presente que en un tomo neutro, Z es igual al numero de electrones.2dopaso:Realizar la distribucin electrnica y analizar:Periodo = est dado por el nivel externo o de mayor nivel (lo que determina el nmero de niveles del tomo)Grupo = Si el ltimo subnivel es s o p, entonces es del grupo A; si el ltimo subnivel es d", entonces es del grupo B; y si termina en subnivel f, es un elemento de transicin interna o tierra rara (grupo IIIB).

Paraelementos del grupo VIIIB, IB y IIBse debe considerar una regla prctica adicional:

Loselementos de transicin internapertenecen al grupo IIIB, entonces el periodo solo depende del ltimo nivel (nivel mas externo), que puede ser 6 7, es decir lantnidos o actnidos respectivamente.

Principios de radiactividad.La radiactividad es un fenmeno completamente natural que ha existido en la Naturaleza desde siempre, sin la necesidad de la aparicin del hombre. Surge como consecuencia de la existencia de numerosos ncleos que son inestables, los cuales, para evitar esa situacin y pasar a un estado de estabilidad, se transforman en otro tipo de ncleos con la emisin de determinadas partculas (alfa, que son ncleos de Helio, y beta que son electrones) o de fotones gamma (radiacin electromagntica). Esta transformacin se llama radiactividad y el proceso se denomina desintegracin radiactiva.

Los principios de radiactividadEs el resultado de un cambio natural de un isotopo de un elemento hacia un isotopo de un elemento diferente. Las reacciones nucleares incluyen cambios en las partculas del ncleo de un tomo y por consiguiente causan un cambio en el tomo mismo. Todos los elementos ms pesados que el bismuto (Bi) (y algunos ms livianos) exhiben una radioactividad natural y por consiguiente pueden decaer en hacia elementos ms livianos. Al contrario que las reacciones qumicas normales que forman molculas, las reacciones nucleares resultan en la transmutacin de un elemento en un isotopo diferente o en un elemento diferente (recuerde que el nmero de protones de un tomo define el elemento, por lo tanto un cambio de un protn resulta en un cambio de un tomo).Radiacin alfaLa Radiacin Alpha ()es la emisin de una partcula alpha del ncleo de un tomo. Una partcula contiene 2 protones y 2 neutrones (y es similar a un ncleo ) Cuando un tomo emite una partcula alfa, la masa atmica del tomo disminuir cuatro unidades (ya que 2 protones y 2 neutrones estn perdidos) y el nmero atmico (z) disminuir 2 unidades. Se dice que el elemento se 'transmuta' en otro elemento que es 2 z unidades ms pequeo.

Radiacin betaUnapartcula beta() es un electrn que sale despedido de unadesintegracin beta. Por la ley de Fajans, si un tomo emite una partcula beta, su carga elctrica aumenta en una unidad positiva y el nmero de masa no vara. Esto se debe a que el nmero de masa o msico slo representa el nmero de protones y neutrones; en este caso el nmero total no se ve afectado, ya que un neutrn pasa a ser protn, emitiendo un electrn. Cabe destacar que electrn emitido proviene del ncleo del tomo (transformacin entre quarks) y no de un orbital de ste. Radiacin GammaLa Radiacin Gamma (g)incluye la emisin de energa electromagntica (similar a la energa proveniente de la luz) de un ncleo de un tomo. Ninguna partcula es emitida durante la radiacin gamma, y por consiguiente la radiacin gamma no causa en s misma la transmutacin de los tomos. Sin embargo, la radiacin (g )es emitida generalmente durante, y simultneamente, a la disminucin radioactiva o Los rayos X, emitidos durante la disminucin beta del cobalto-60, son un ejemplo comn de la radiacin gamma.

Aplicaciones tecnolgicas de la emisin electrnica de los tomos.Funcionamiento del genoma (soporte de la herencia), metabolismo de la clula, fotosntesis, transmisin de mensajes qumicos (hormonas, neurotransmisores) en el organismo.El trazado isotpico en biologa y en medicina. Los diferentes isotopos de un elemento tienen las mismas propiedades qumicas. El reemplazo de uno por otro en una molcula no modifica, por consiguiente, la funcin de la misma. Sin embargo, la radiacin emitida permite detectarla, localizarla, seguir su movimiento e, incluso, dosificarla a distancia.

Los istopos radioactivos.Se utilizan en la medicina nuclear, para estudiar el modo de accin de los medicamentos, entender el funcionamiento del cerebro, detectar una anomala cardiaca, descubrir las metstasis cancerosas. Las radiaciones y la radioterapia.

El tratamiento mediante rayos gamma.Permite eliminar los hongos, larvas, insectos o bacterias alojados en el interior de los objetos a fin de protegerlos de la degradacin. Esta tcnica se utiliza en el tratamiento de conservacin y de restauracin de objetos de arte, de etnologa, de arqueologa.

La elaboracin de materiales.La irradiacin provoca, en determinadas condiciones, reacciones qumicas que permiten la elaboracin de materiales ms ligeros y ms resistentes, como aislantes, cables elctricos, envolventes termo-retractables, prtesis, etc.Los detectores de incendio.Una pequea fuente radioactiva ioniza los tomos de oxgeno y de nitrgeno contenidos en un volumen reducido de aire.

La alimentacin de energa de los satlites.Las bateras elctricas funcionan gracias a pequeas fuentes radioactivas con plutonio 239, cobalto 60 o estroncio 90.

La produccin de electricidad.Las reacciones en cadena de fisin del uranio se utilizan en las centrales nucleares.

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