Tema 2. Estructura atómica y sistema periódico

Transcripción

1 Tema 2. Estructura atómica y sistema periódico Dalton: átomos par9culas indivisibles Nuevos experimentos: átomos cons>tuidos por unidades más pequeñas: par9culas subatómicas 1. Primeras evidencias de la existencia del electrón: ley de Faraday. Trabajos con células electrolí>cas.

2 La can>dad de sustancia liberada o depositada es directamente proporcional a la can>dad de electricidad que se ha hecho pasar a través de la célula C por mol de sustancia. Pesos equivalentes de dis>ntas sustancias con>enen can>dades iguales de electricidad. Stoney: electrón como unidad natural de electricidad. Electricidad que libera por electrolisis un átomo de sustancia monovalente. e = N A =1.6x10 19 C 2. Experimento de Thomson: relación carga/masa del electrón Tubos de rayos catódicos

3 Hev = mv 2 r e m = v Hr No es posible conocer v > aplicar campo electrostá>co que hace volver a la par9cula a la dirección rec>línea Hev = Ee v = E H e m = E H 2 r Thomson encuentra un valor e/m = 1.76 x 10 8 C/gr 3. Medida de la carga del electrón. El experimento de Millikan. Experimento de las gotas de aceite

4 nee = mg ne = mg E ne múl>plo de 1.6x10 19 C que es la unidad de carga más pequeña que puede exis>r > masa del electrón 9.09x10 28 gr Materia compuesta por electrones pero es eléctricamentee NEUTRA > nueva par9cula subatómica. 4. Descubrimiento del protón. (Goldstein) Cátodo perforado: rayos canales

5 No todas las par9culas de los rayos canales poseen la misma masa. e/m es función del gas del interior del tubo. su carga es un múl>plo de la carga fundamental Las par9culas cons>tuyentes de los rayos canales no son par9culas fundamentales. El análisis de los valores e/m > existe una unidad de carga posi>va: protón 5. Estructura nuclear del átomo. Los experimentos de Rutherford. Cómo se distribuyen las par9culas posi>vas y nega>vas dentro del átomo para generar un todo neutro? Modelo de Thomson: modelo tarta de cereza Experimentos de Rutherford: Bombardeo de lámina de Au con par9culas α

6 Observaciones: 1) La mayoría de las par9culas no se desvían 2) Algunas experimentan desviación drás>ca de su trayectoria 3) 1 de cada rebota Conclusiones: 1. La masa y la carga posi>va del átomo se encuentran concentradas en un pequeño espacio, el núcleo. 2. Rutherford determina mediante medidas precisas de la sección de colisión que el radio del núcleo es ca cm. La teoría ciné>ca de los gases establece que el radio del átomo es 10 8 cm. 3. El radio del átomo es mayor que el núcleo. Modelo Rutherford: átomo > sistema solar en miniatura Se >ene que cumplir que la fuerza centrífuga: sea igual a la centrípeta (culombiana)

7 1) La energía del átomo es nega>va. 2) El sistema no es estable > De acuerdo con la electrodinámica clásica, un electrón que se mueve en órbitas circulares está some>do a una aceleración constante. En tales condiciones la par9cula emite radiación con una frecuencia COLAPSO sobre el núcleo. freq = w 2π w = v r Emiten los átomos luz de un modo con>nuo?

8 6. Qué sabemos de la luz? Onda: perturbación que transmite energía a través de cualquier medio. Amplitud Longitud de onda (λ) nm Frecuencia (ν) s 1 Número de onda Velocidad de una onda Velocidad de la luz c= λν

9 rendija Filamento: dis>ntos elementos de la tabla periódica > espectros de líneas ó atómicos Átomo de hidrógeno: Balmer encuentra una serie y su ley

10 La siguen otras: en el UV la de Lyman. En el IR próximo la de Paschen. En el IR medio la de Pfund. Rydberg establece una ley general: Todos los átomos absorben y emiten luz, pero no lo hacen de manera con9nua. 7. Modelo atómico de Bohr 2 hipótesis: a) Los átomos pueden exis>r durante largos periodos de >empo en estados con energías bien definidas: estados estacionarios b) Bajo ciertas circunstancias se pueden producir tránsitos de electrones entre estados que van acompañados de emisión y absorción de radiación

11 Constante de Plank: h = Js La energía se transmite mediante paquetes: cuantos Podríamos aplicar estas ideas a los espectros atómicos y al espectro atómico del H? ν = R 1 2 n 1 2 ; n 1 =1,2,3,4...; n 2 = n 1 +1,n ΔE = hcν = cte( 1 1 n 2 n n ) 2 2 E = Ze2 2r También la energía puede expresarse en términos de L

12 Y como: Ze 2 r = L2 mr 2 r = L2 Zme 2 Si se >ene que cumplir: E = cte n 2 E = Ze2 2r r = kn 2 L = k n CUANTIZACIÓN!!!!!!

13 Bohr usando el principio de correspondencia llega a: Energía del estado fundamental (n=1) 13.6 ev ( J) > potencial de ionización

14 n = n = 5 n = 4 n = 3 n = 2 B α Visible P α Infrarojo E(n=1)= 13.6 ev E(n=2)= 13.6 ev/4 E(n=3)= 13.6 ev/9 E(n=4)= 13.6 ev/16 n = 1 L α UV

15 Espectrometría de Masas magné3ca Fuerza que actúa sobre los iones Acelerando con un potencial V

16