CALIENTE AIRE HÚMEDO

Transcripción

1 .- Itroducció.- CALIENTE AIRE HÚMEDO FUEGO AGUA SECO TIERRA FRIO.- Naturaleza eléctrica de la materia.-..- LOS RAYOS CATÓDICOS: La primera evidecia de partículas subatómicas se obtuvo e el estudio de la coducció de la electricidad a través de gases a bajas presioes. Para ello se suele utilizar los llamados tubos de descarga que so tubos de vidrios provistos de dos electrodos metálicos y u orificio que permite hacer el vacío. Cuado lleamos el tubo de u gas y se aplica a los electrodos u d.d.p. o se observa el paso de la corriete pero si se dismiuye la presió del gas, éste se vuelve coductor y se produce ua serie de descargas de distita coloració depediedo de la aturaleza del gas (púrpura co el aire, rojo aarajado co el eó, azul co el argó, etc)si hacemos el vacío hasta alcazar ua presió del orde de atm. aparece ua fluorescecia e la pared del tubo situada detrás del polo positivo (áodo). Esta

2 fluorescecia es el resultado del bombardeo de la pared de vidrio por uos rayos que parte del cátodo y se propaga e líea recta, a los que se llamó rayos catódicos. Estos rayos posee gra catidad de movimieto y por tato masa. So desviados de su trayectoria por campos eléctricos y magéticos. Los campo eléctricos se desvía hacia la placa positiva por lo que se trata de partículas que posee carga egativa. Co todos estos datos, Thomso llegó a la coclusió de quesos rayos estaba formados por algo uiversal; descubrió así la primera partícula atómica a la que llamó electró. Si era partículas iguales para toda la materia, la relació etre su carga y su masa debía ser costate y calculó el valor de esta costate C/Kg. Posteriormete, e 90 Millika ecotró el valor de la carga e = C. Ua vez coocida ésta, se pudo calcular la masa del electró Kg...-RAYOS ANÓDICOS: Cuado e el tubo de descarga se coloca u cátodo perforado, se observa que aálogamete al caso aterior, existe uos rayos que lo atraviesa e icide e la parte opuesta del áodo. Estos rayos se deomia rayos aódicos o caales y está formados por partículas positivas. Para estas partículas la relació carga/masa depede de la aturaleza del gas ecerrado e el tubo. Si el gas es el hidrógeo, esa relació es la mayor de las coocidas, por lo cual el ió positivo es el de meor masa y se deomia protó..3.- MODELO ATÓMICO DE THOMNSON.-

3 3.- MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD HIPÓTESIS DE PLANCK.- Todos los sólidos y líquidos cuado se calieta, emite radiació cuya itesidad y color depede de la temperatura. La radiació emitida correspode a u espectro cotiuo (como el de la luz solar). La catidad de eergía emitida tambié depede de la temperatura y tiee u máximo para ua logitud de oda determiada. Este máximo se desplaza hacia logitudes de oda mayores a medida que aumeta la temperatura. Esto está e desacuerdo co la física clásica que afirma que la eergía radiada debería ser igual para todas las logitudes de oda Para explicar esta discordacia Plack supuso que cada ua de las partículas que costituye la materia, esta oscilado y emitiedo eergía e forma de radiació electromagética. Los valores de esta eergía debe ser múltiplos eteros de u valor míimo llamado cuato o paquete de eergía. E = h f h: Cuato de acció de Plack = J s f: Frecuecia de la radiació emitida 3

4 4.- ESPECTROS ATÓMICOS:. La radiació emitida por los sólidos y líquidos suficietemete caliete, esta formada por ua serie iiterrumpida de colores que costituye el llamado espectro cotiuo.. Cuado la radiació procede de u gas previamete excitado, el espectro está formado por ua serie de rayas, cada ua de las cuales correspode a ua logitud de oda determiada y costituye los espectros discotiuos o espectros de rayas que so característicos de cada elemeto. 3. Espectros de emisió: Cuado se excita u gas, éste absorbe eergía que, posteriormete, desprede e forma de radiació la cual impresioa ua placa fotográfica y se obtiee el espectro (rayas de colores sobre fodo egro). 4. Espectros de absorció: Se obtiee cuado la luz blaca atraviesa u gas. El espectro obteido preseta sobre el cotiuo de la luz blaca, uas rayas egras que coicide co las logitudes de oda de las radiacioes absorbidas por el gas. 4

5 5.- ESPECTROSCOPIA.-. Balmer observó que las rayas del espectro de emisió del hidrógeo e la zoa del visible, formaba series cuyas logitudes de oda se calcularo: = R λ R: Costate de Rayberg = m - >. Lyma (ultravioleta) = R λ > 5

6 3. Pasche, Brackett y Pfud (e el ifrarrojo) λ = R + E defiitiva y geeralizado, segú los valores de se forma las distitas series. =... Serie de Lyma =... Serie de Balmer = 3... Serie de Pasche = 4... Serie de Brackett = 5... Serie de Pfud Ejemplo: Calcula la logitud de oda y la eergía de la serie de Pasche. = 3 = R λ a. b. = 3 + = 5 λ = '8 0 6 m c E = h f = h = λ 6' m / s J s = ' '8 0 m 9 J 6.- INCONVENIENTES DEL MODELO DE RUTHERFORD.- Cuado se coociero la serie de Balmer para el espectro del átomo de hidrógeo y la teoría cuática de Plack, al cosiderar deteidamete el modelo de Rutherford se observaba alguos icoveietes, como por ejemplo: Segú la teoría electromagética cuado ua partícula cargada eléctricamete (electró) se mueve, tiee que emitir eergía radiate. Por tato el electró iría perdiedo eergía y dismiuyedo su velocidad co lo que describiría órbitas cada vez mas pequeñas hasta caer al úcleo. La discotiuidad de los espectros hacia pesar que la eergía se emitía solo e determiadas logitudes de oda, cada ua de las cuales producía ua líea e ellos. 7.- MODELO ATÓMICO DE BÖHR.- Basádose e el modelo de su maestro Rutherford estableció uo uevo para el átomo de hidrógeo o ioes hidrogeoides (co u solo electró) que resovía las deficiecias del modelo de Rutherford. Eució así los tres postulados siguietes: I. Cuado u electró gira e su órbita o emite eergía y por tato esa órbita es estacioaria. Cálculo de la velocidad del electró: Al girar el electró e la órbita circular se cumple que la fuerza cetrífuga es igual a la fuerza de atracció electroestática etre él y el úcleo, luego: 6

7 m: masa del electró e: carga del electró Z: umero atómico r: Radio de la órbita k: cte de Coulomb m v R = k ( Z e) Operado y despejado la velocidad se obtiee: R e v = Z e k m r II. Sólo so posibles para el electró aquellas órbitas e las que se cumple h que su mometo ciético es múltiplo de π h Cálculo del radio de la órbita: m v r = ; sustituyedo v por el valor π obteido ateriormete llegamos a la siguiete expresió: h r = esta expresió os idica que el radio de la órbita del m Z e 4 π k electró está cuatizado. El valor de la fracció es 0 53 Aº, s decir que los radios de las distitas órbitas depede de que es el úmero cuático pricipal que toma los valores aturales del al 7. Para = resulta A 0 = 0 530Aº que es el radio de la primera órbita del átomo de hidrógeo e su estado fudametal. Llevado el valor de R a la expresió de la velocidad se comprueba que la π k Z e cte velocidad tambié está cuatizada puesto que v = = h III. La eergía que se libera al pasar el electró de ua órbita superior (más alejada) a otra iferior (más cercaa) se emite e forma de odas electromagéticas de frecuecia f y que viee dada por la expresió E E = h f () Cálculo de la eergía del electró: Eergía del electró = Eergía ciética + Eergía potecial eléctrica z e E e = m v k sustituyedo los valores obteidos para r y v llegamos r 4 k m Z e π K a que E e = = K= kj/mol e la h expresió de la eergía se observa que tambié está cuatizada; volviedo a K la expresió e () K = E E = h f = K = c h c K = = f = K R λ λ λ h c 8.- MODIFICACIONES DEL MODELO DE BOHR.- 7

8 9.- HIPÓTESIS DE DE BROGLIE PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE.-.- MECÁNICA ONDULATORIA. ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER.- La mecáica odulatoria, llamada tambié mecáica cuática, fue desarrollada hacia 96 por Schrödiguer, Heiseberg y Dirac y se basa e la hipótesis de De Broglie y e la teoría cuática. Parte de la idea de que el electró e su movimieto, lleva asociada u oad de forma aáloga a lo que sucede e la radiació electromagética. De esta maera, el movimieto del electró puede describirse a partir de la ecuació de oda similar a la usada e mecáica Schrödiger propuso ua ecuació para describir el movimieto e sistemas para u solo electró, como el átomo de hidrógeo., e el que el úcleo ocupa el orige de coordeadas. La deimiada ecuació de Schrödiger tiee la siguiete forma: Ψ Ψ Ψ 8π m ( EV ) Ψ = 0 x y z h Ψ: amplitud de la oda del electró E: eergía total del electró V: eergía potecial del electró e fució de las coordeadas m: masa del electró h: costate de acció de Plack La solució de la ecuació os da los valores de Ψ y de E: Estas solucioes depede de tres parámetros eteros, l y m que so precisamete los úmeros cuáticos Basádoos e el pricipio de icertidumbre, la solució de la ecuació de Schrödiger sólo tedrá carácter probabilístico y o de certeza absoluta, respecto a la posició del electró e el espacio. Como la itesidad de ua oda es proporcioal al cuadrado de su amplitud, Ψ os idica: a) La desidad electróica b) La probabilidad de que el electró se ecuetre e u elemeto de volume dado Si represetamos esta probabilidad frete a la distacia al úcleo, se observa que la distacia más probable coicide co el radio de la primera órbita de Bohr. Bohr partía de la idea de órbitas prohibidas y órbitas permitidas, la mecáica cuática os dice que el electró se ecuetra e uas zoas co mayor probabilidad que e otras 8

9 .- LOS NÚMEROS CUÁNTICOS Y LOS ORBITALES ATÓMICOS PRINCIPIOS DE PAULI Y HUND CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS.-. Itroducció histórica.-. Atecedetes del S.P. actual.- 3. Moseley y el S.P. actual.- 4. Propiedades periódicas: Cotiuará... 9