1.El átomo y la constitución de la materia DALTON
NO ACEPTADO POR LOS FÍSICOS que creían en la idea
de que los átomos se encontraban como disueltos en
éter: soporte de propagación de la luz y asiento de
los campos eléctrico y magnético 1
2 1.El átomo y la constitución de la materia
Espectroscopía y análisis químico LLamas
coloreadas estructura interna de la materia.
3 Tubos de descarga y rayos catódicos Los rayos
catódicos son partículas cargadas
eléctricamente: electrones 1.El átomo y la
constitución de la materia
4 Conclusiones del modelo de Thomson. El electrón Primera
partícula descubierta 1897 Los electrones están
presentes en todas las sustancias. La masa de los electrones es
miles de veces menor que la prevista para los átomos. 1.El
átomo y la constitución de la materia
5 2. Naturaleza electromagnética de la luz Naturaleza de
la luz Newton: la luz está formada por partículas.
Huygens: la luz tiene naturaleza ondulatoria. En 1801, Young
confirma la naturaleza ondulatoria (difracción de la
luz).
6 2. Naturaleza electromagnética de la luz
Definición de onda Onda: Propagación de una
perturbación vibracional en la cual se transmite
energía, pero no materia Características de una
onda: amplitud, A, longitud, l, y frecuencia,f. v, es la
velocidad de propagación de la onda. La velocidad de
propagación de la luz en el vacío es : v = c =
3·108 m·s–1
7 2. Naturaleza electromagnética de la luz Teoría
electromagnética de Maxwell(1865) La luz: onda
electromagnética.
8 2. Naturaleza electromagnética de la luz Teoría
electromagnética de Maxwell Espectro
electromagnético
9 Experimentalmente se demuestra que todos los cuerpos emiten
radiación electromagnética llamada RADIACIÓN
TÉRMICA, que depende: Temperatura Características
del cuerpo emisor 3. Orígenes de la Teoría
cuántica Radiación térmica. (Gp:)
10 Para ver la influencia de la temperatura se elige el cuerpo
negro (emisor y absorbente perfecto) Ley de Stefan-Boltzmann: I ~
T4 Energía emitida por el cuerpo negro por unidad de
tiempo y superficie “I” es proporcional a la cuarta
potencia de la temperatura Ley de Wien: lmáx·T = k
= 2´9·10-3 m·K Relaciona la temperatura de un
cuerpo con la longitud de onda de la radiación que
más emite 3. Orígenes de la Teoría
cuántica Radiación térmica. Cuerpo
negro
11 El comportamiento del cuerpo negro no se puede explicar con
las leyes de Maxwell. Ley de Stefan-Boltzmann: I = s ·T4
Ley de Wien: lmáx·T = k 3. Orígenes de la
Teoría cuántica Radiación térmica.
Cuerpo negro (Gp:)
12 La energía no puede absorberse o emitirse de forma
continua: E = n · h · f Planck obtuvo la
ecuación correcta de la distribución de
energía del cuerpo negro 3. Orígenes de la
Teoría cuántica Hipótesis de Planck (1900)
Efecto fotoeléctrico (Hertz finales s XIX, 1887) Los
metales emiten electrones (producen corriente eléctrica)
cuando son iluminados por la luz adecuada (frecuencia superior a
la frecuencia umbral del metal).
13 3. Orígenes de la Teoría cuántica Efecto
fotoeléctrico (Hertz finales s XIX) La física
clásica interpreta: Que un sólido irradiado un
tiempo considerable aunque fuese con luz poco energética,
los electrones irían acumulando energía hasta tener
la suficiente como para abandonar los átomos del metal.
Pero la física clásica no explica: Que por muy
intensa que sea la radiación empleada, si no se supera una
frecuencia mínima “ frecuencia umbral” no hay
emisión de electrones
14 Efecto fotoeléctrico: Einstein(1905) La luz está
formada por partículas (fotones) de energía E = h
· f La energía de los fotones libera a los
electrones del metal. 3. Orígenes de la Teoría
cuántica
15 3. Orígenes de la Teoría cuántica
Naturaleza dual de la luz La luz se comporta de forma dual: Como
onda: tiene frecuencia (f ), longitud de onda (l) y velocidad de
propagación. Se evidencia más en la zona del
espectro de baja frecuencia(Planck) E= f · h Como
partícula: tiene energía (E ) y se relaciona con el
momento lineal.(Einsten) E= p · c = m·c·c=
m·c2 c/? · h = p · c ECUACIÓN DE
BROGLIE f=c/? ? = h / p = h/m·c
16 Espectros atómicos de absorción y emisión
4. Espectros atómicos
17 El espectro del hidrógeno 4. Espectros atómicos
J.R. Rydberg(1889) RH= 1´09678·107 m-1 1885
18 Antecedentes: modelo de Rutherford 5. Modelo atómico de
Bohr
19 Modelo de Rutherford (1911) 5. Modelo atómico de Bohr
Inconvenientes: Según las leyes del electromagnetismo,
cualquier cuerpo cargado eléctricamente y en movimiento
acelerado, desprende energía. Colapso del electrón
hacia el núcleo No explica satisfactoriamente los
espectros atómicos
20 Postulados del modelo de Bohr. Átomo de
hidrógeno(1913) Introduce como aproximación que las
órbitas son circulares Estados estacionarios.
Fcentrípeta= F electrostática me·v2 =
K· e2 r r2 Ya no hay ni absorción ni emisión
de radiación y, por tanto, el electrón
mantendrá su nivel energético u órbita 5.
Modelo atómico de Bohr
21 Postulados del modelo de Bohr. Átomo de
hidrógeno(1913) 2. Condición de
cuantización. De las infinitas órbitas posibles
para la física clásica, sólo se aceptan los
estados estacionarios, aquellas cuyo valor del Momento angular
“L” , sea múltiplo entero de h/2p L=
me·v·r= n· h/2p Teniendo en cuenta:
me·v2 = K· e2 r r2 r = ao·n2 ; (ao=
5´29·10-11 m) y v= 2p ·K· e2 1 h n 5.
Modelo atómico de Bohr
22 Postulados del modelo de Bohr. Átomo de
hidrógeno(1913) Transiciones electrónicas. Saltos
electrónicos Los electrones pueden saltar de una
órbita a otra, también permitida, absorbiendo o
emitiendo energía. La frecuencia de radiación
cumple la condición cuántica de Planck: ?E= f
· h Ya se puede explicar los espectros de líneas
observadas 5. Modelo atómico de Bohr
23 6. Niveles de energía en el átomo de
hidrógeno K= 2´18 · 10-18J
24 Aciertos del modelo de Bohr Justifica la estabilidad del
átomo (órbitas estacionarias). Introduce el
concepto de niveles de energía, lo que permite explicar el
espectro atómico del hidrógeno mediante la
hipótesis de los saltos electrónicos. Relaciona las
propiedades químicas de los elementos con su estructura
electrónica (Sistema Periódico). 7. Desarrollo y
limitaciones del modelo de Bohr Inconvenientes del modelo de Bohr
Los resultados para los átomos polielectrónicos
eran defectuosos. Falta de coherencia: mezcla de ideas
clásicas con ideas cuánticas.
25 Dualidad onda-corpúsculo para la materia (De Broglie)
1924 El electrón en el átomo de hidrógeno
debe comportarse como una onda estacionaria. 8. Mecánica
cuántica Como onda estacionaria que se considera a un
electrón enlazado a su núcleo, dicho
electrón tiene permitidas ciertas órbitas 2p r = n
? Como se postula una doble naturaleza para el electrón,
se cumple: me·v·r= n· h/2p (2º
Postulado de Bohr, condición de cuantización)
26 8. Mecánica cuántica Principio de incertidumbre
W. Heisemberg 1927 Ecuación de Schrödinger 1926
Ecuación de ondas del electrón. Orbital
atómico. Al resolver la ecuación obtenemos una
serie de soluciones, cada una de las cuales describe un posible
estado de energía para los electrones en el átomo.
Cada e- de un átomo dado viene descrito por una
combinación de valores de los tres números
cuánticos n l ml