Física2 bach 12.3 espectros atómicos
32
Cuántica.3 ESPECTROS ATÓMICOS ¿Cómo explicar las líneas presentes en los espectros atómicos? Física
Transcript of Física2 bach 12.3 espectros atómicos
Cuántica.3 ESPECTROS ATÓMICOS
¿Cómo explicar las líneas presentes en los espectros atómicos?
Física
• Si colocamos una fuente de radiación entre un espectroscopio ynuestro ojo observamos el espectro de emisión de nuestrafuente.
A.14 ¿Qué recuerdas de los espectros?
Espectros atómicos• Si colocamos una fuente de radiación entre un espectroscopio y
nuestro ojo observamos el espectro de emisión de nuestrafuente.
• Si colocamos elementos y sometemos a calor observamos elespectro de absorción característico de ese elemento.
Espectros atómicos• El arco iris es el espectro continuo de la luz blanca proveniente
del Sol, haciendo las gotas de agua de espectroscopio.
Modelo de Thomson (1904): Incapaz de darcuenta de la dispersión de partículas alfa poruna lámina de oro.
A.15. ¿Qué modelos atómicos recuerdas?
Modelos atómicos
Modelo de Thomson (1904): Incapaz de darcuenta de la dispersión de partículas alfa poruna lámina de oro.
Modelo de Rutherford (1911): Explica loanterior pero es inconsistente con la teoríaelectromagnética clásica (Electrón enmovimiento emite energía y caería al núcleo)
Modelos atómicos
Modelo de Thomson (1904): Incapaz de darcuenta de la dispersión de partículas alfa poruna lámina de oro.
Modelo de Rutherford (1911): Explica loanterior pero es inconsistente con la teoríaelectromagnética clásica (Electrón enmovimiento emite energía y caería al núcleo)
• Postulado 1: En el átomo, un electrón se mueve en una órbita circularalrededor del núcleo.
• Postulado 2: De la infinidad de órbitas que permite la Física clásica, elelectrón sólo puede moverse en las que el momento angular orbital
cumple 𝑳 = 𝒎𝒗𝒓 = 𝒏𝒉
𝟐𝝅
• Postulado 3: El electrón se mueveen una órbita permitida sin radiarenergía electromagnética.
• Postulado 4: La emisión o absorciónde energía radiante se realizacuando el electrón pasa de unaórbita a otra.
A.16. ¿Cuáles eran los postulados de Bohr para explicar su modeloatómico de 1913?
Modelo atómico de Bohr (1913)
¿Qué postulados están en contra de la física clásica?
Modelo atómico de Bohr (1913)
¿Qué postulados están en contra de la física clásica?
2, 3 y 4
Modelo atómico de Bohr (1913)
¿Qué postulados están en contra de la física clásica?
¿Cómo evita el modelo que el electrón pierda energía y caiga al núcleo?
2, 3 y 4
Modelo atómico de Bohr (1913)
¿Qué postulados están en contra de la física clásica?
¿Cómo evita el modelo que el electrón pierda energía y caiga al núcleo?
2, 3 y 4
Permitiendo valores de E y L bien definidos (cuantizando)
Modelo atómico de Bohr (1913)
¿Qué postulados están en contra de la física clásica?
¿Cómo evita el modelo que el electrón pierda energía y caiga al núcleo?
2, 3 y 4
Permitiendo valores de E y L bien definidos (cuantizando)
¿Explica los espectros atómicos?
Modelo atómico de Bohr (1913)
¿Qué postulados están en contra de la física clásica?
¿Cómo evita el modelo que el electrón pierda energía y caiga al núcleo?
2, 3 y 4
Permitiendo valores de E y L bien definidos (cuantizando)
¿Explica los espectros atómicos?
Sí.
Modelo atómico de Bohr (1913)
¿Qué postulados están en contra de la física clásica?
¿Cómo evita el modelo que el electrón pierda energía y caiga al núcleo?
2, 3 y 4
Permitiendo valores de E y L bien definidos (cuantizando)
¿Explica los espectros atómicos?
Sí.
¿Entonces es correcto el modelo de Bohr?
Modelo atómico de Bohr (1913)
No pero casi… Será necesario sustituir el concepto de órbita por el de orbital
¿Qué postulados están en contra de la física clásica?
¿Cómo evita el modelo que el electrón pierda energía y caiga al núcleo?
2, 3 y 4
Permitiendo valores de E y L bien definidos (cuantizando)
¿Explica los espectros atómicos?
Sí.
¿Entonces es correcto el modelo de Bohr?
• El estado fundamental es el de energía más baja (E1), llamado n=1. A temperatura ambiente los átomos se encuentran en el estado fundamental.
• Los siguientes son los estados excitados con energías E2, E3, E4, …
A.17. Realiza una representación del átomo de Bohr como distintosniveles de energía.
A.18. Utilizando las ideas de Bohr, justificar los espectros deabsorción y emisión.
Al incidir luz sobre un átomo los electrones sólo pueden emitir oabsorber los fotones de energías iguales a las correspondientes atransiciones de un valor energético o nivel a otro inferior o superior.
𝐸𝑛 − 𝐸𝑚 = ℎ𝜈
A.18. Utilizando las ideas de Bohr, justificar los espectros deabsorción y emisión.
El átomo de hidrógeno: Fórmula de Rydberg
El átomo de hidrógeno: Fórmula de RydbergEl espectro visible del hidrógeno está formado por una series de
líneas cada vez más apretadas.
El átomo de hidrógeno: Fórmula de RydbergEl espectro visible del hidrógeno está formado por una series de
líneas cada vez más apretadas.
Lymann Balmer Paschen1
λ= RH
1
m2−
1
n2RH=1.097·107m−1; n > m
El átomo de hidrógeno: Fórmula de Rydberg
A.19. Comparando las dos expresiones siguientes deducir el valor dela energía del estado enésimo e interpretar el origen de las seriesespectrales.
𝐸𝑛 − 𝐸𝑚 = ℎ𝜈1
λ= RH
1
m2−
1
n2
A.19. Comparando las dos expresiones siguientes deducir el valor dela energía del estado enésimo e interpretar el origen de las seriesespectrales.
𝐸𝑛 − 𝐸𝑚 = ℎ𝜈1
λ= RH
1
m2−
1
n2
𝐸𝑛 − 𝐸𝑚 = ℎ ·𝑐
𝜆
A.19. Comparando las dos expresiones siguientes deducir el valor dela energía del estado enésimo e interpretar el origen de las seriesespectrales.
𝐸𝑛 − 𝐸𝑚 = ℎ𝜈1
λ= RH
1
m2−
1
n2
𝐸𝑛 − 𝐸𝑚 = ℎ ·𝑐
𝜆= ℎ · c · RH
1
m2−
1
n2
A.19. Comparando las dos expresiones siguientes deducir el valor dela energía del estado enésimo e interpretar el origen de las seriesespectrales.
𝐸𝑛 − 𝐸𝑚 = ℎ𝜈1
λ= RH
1
m2−
1
n2
𝐸𝑛 − 𝐸𝑚 = ℎ ·𝑐
𝜆= ℎ · c · RH
1
m2−
1
n2
𝑬𝒏 = −𝑹𝑯𝒉𝒄
𝒏𝟐
A.19. Comparando las dos expresiones siguientes deducir el valor dela energía del estado enésimo e interpretar el origen de las seriesespectrales.
𝐸𝑛 − 𝐸𝑚 = ℎ𝜈1
λ= RH
1
m2−
1
n2
𝐸𝑛 − 𝐸𝑚 = ℎ ·𝑐
𝜆= ℎ · c · RH
1
m2−
1
n2
𝑬𝒏 = −𝑹𝑯𝒉𝒄
𝒏𝟐
Energía del electrón esta cuantizadapor el número cuántico principal n.
En el nivel fundamental (n=1),
𝐸1 = 2,17.10−18 𝐽 = 13,6 𝑒𝑉
A.20. Explicar qué sucederá si un átomo de hidrógeno en su estadofundamental absorbe un fotón de energía:
1) 16,33·10-19 J 2) 21,9·10-19 J 3) 17,0·10-19 J Determinar la longitud de onda de la luz emitida cuando el átomovuelva a su estado fundamental (en los casos en que sea posible).Datos: E1 = -21,76·10-19 J E2= -5,43·10-19 J E3 = -2,42·10-19 J
• No explica los espectros de los átomos con más de un electrón.
• Falla cuando los átomos están sometidos a campos eléctricos omagnéticos (Aparecen desdoblamientos en las líneas espectrales)
• No explica la mayor intensidad de unas líneas sobre otras
• No explica la anchura de las líneas
• No explica la existencia de direcciones privilegiadas en losenlaces atómicos
• …
A.21. ¿Cuáles son las deficiencias del átomo de Bohr?
A.22. ¿Qué aplicaciones se derivan de esta nueva forma decomprender los átomos?
Animación
A.23. Toda la historia descrita en este apartado puede verse en elvídeo "El universo mecánico Nº 49"
http://youtube.com/watch?v=GaVsz6eG-tQ
