Tema 2.1. Estructura atómica. Modelos atómicos clásicos

Bibliografía, Petrucci, Tema 9.

Conceptos.

• La materia está compuesta por átomos que son eléctricamente neutros.
• Durante finales del siglo XIX y comienzos del XX se descubrieron las partículas subatómicas.

Protones. M= 1.67x10^-27 Kg ; Q = (+)1.60 10^-19 Culomb

Neutrones. M= 1.67x10^-27 Kg. Q = 0.

Electrones. M= 9.11x10^-31 Kg ; Q = (-)1.60 10^-19 Culomb

• Los modelos atómicos trataron de describir el comportamiento de los átomos. Había partículas con cargas diferentes que, sorprendentemente no se atraen.
• Modelo de Rutherford: los átomos constan de un núcleo y corteza electrónica.

• Radiación electromagnética: Una forma de tranmisión de la energía. Campos eléctricos y magnéticos se propagan por ondas a través del espacio.
• Características de las ondas: Amplitud: altura de la cresta. Longitud de onda (l) : distancia entre dos máximos(L). Frecuencia (n): número de crestas que pasan por segundo(T^-1). Velocidad c = l.n = 299792500 m.s^-1., aprox 300.000 Kms^-1.
• Otra caracteristica de las ondas : las interferencias.
• Radiación monocromática: Solo tiene una longitud de onda.
• Espectros electromagnéticos: Descomposición de una radiación electromagnética en las diferentes longitudes de onda
• Orden de longitud de onda: Rayos g < Rayos X<UV<visible<IR<microondas<radiofrecuencias
• Espectro de líneas. La radiación contiene un reducido número longitudes de onda. El hidrógeno y diversos átomos metálicos cuando se excitan emiten una radiación que tiene un espectro de líneas.
• Rydberg escribió la expresión n = k (1/2² -1/n² ) donde n= 3,4, . que clasifica el valor de la frecuencia para las líneas del espectro de H en el visible (Serie de Balmer)
• Espectro continuo. La radiación contiene todas las longitudes de onda dentro de un amplio rango.La luz blanca tiene un espectro continuo.
• Teoría cuántica. Planck: La energía, como la materia , es discontínua.
• Cuantos de radiación E = hn. Frecuencia mayor, energía mayor del cuanto.
• Efecto fotoeléctrico. La luz, al chocar sobre un metal puede emitir electrones.
  • Ello ocurre solo si la frecuencia de la luz es mayor que un valor n₀, caracterÌstico del metal.
  • El número de electrones emitidos depende de la intensidad de la luz.
  • La energía cinética de los electrones emitido depende de la frecuencia de la luz.
• Modelo de Bohr.
  • El electrón describe orbitas circulares alrededor del núcleo.
  • Solo algunas orbitas estan permitidas: estados estacionarios (EE).
  • Momento angular del electrón (mvr) está cuantizado mvr =nh/2p.
  • n es el número cuántico principal. n = 1,2,3.....
  • El electrón en un EE tiene energía constante. E = -R_H/n² . R_H= 2.179.10^-18 J. Se dice que electrón tiene su energía cuantizada..

  • n= infinito	E= 0 El electrón se separa del núcleo. Se forma  ión H+.
    n=3	E= - RH/9
    n=2	E= - RH/4
    n=1	E= - RH

  • Un electrón puede pasar de un ee a otro. En este proceso se absorbe o emite un cuanto de luz de energía definida. E = hn = diferencia de energía entre los ee.

• La energía de ionización del H es E = R_H .
• Al calentar o someter a descargas una muestra de H, el electrón pasa del nivel fundamental a niveles excitados, de más alta energía.
• El electrón excitado puede caer a niveles de energía mas bajos; lo hacen con desprendimiento de una radición.
• La radiación emitida tiene una energía, E= hn, igual a la diferencia de energía entre los estados inicial y final.
• La radiación emitida es discontinua ya que el electrón en el átomo solo puede tomar determinados valores de energía.
• Un electrón fuera del átomo no tiene la energía cuantizada. Puede tomar cualquier valor de energía.

• Bohr no explica los espectros de los átomos polielectrónicos.
• Experimentalmente se introducen nuevos números cuánticos empiricos, l y m_l nuevos nº cuánticos.
• La Mecánica Clásica no explica bien los sistemas microscópicos.
• La Mecánica Clásica es Determinista.
• Los estudios de espectroscopia atómica en diferentes condiciones indicaron que la interpretación de los niveles de energía permitidos para los electrones en átomos polielectrónicos requiere tres números cuánticos, . n , l , m_l.
• Reglas de selección.

• n = 1, 2, 3,   n	Nivel principal
  l = 0, 1, 2,…(n-1)	Subnivel
  ml = l, ( l-1),…2, 1,0, -1, -2, ….-l	Orbital