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ANTECEDENTES DEL MODELO ANTECEDENTES DEL MODELO ACTUAL DEL ATOMOACTUAL DEL ATOMO

Raquel Villafrades TorresRaquel Villafrades TorresUniversidadUniversidad Pontificia BolivarianaPontificia BolivarianaUniversidad Universidad Pontificia BolivarianaPontificia Bolivariana

QuímicaQuímica GeneralGeneral

Química General Ingeniera Química Raquel Villafrades Torres Abril de 2009

Recordando……Primer Modelo atómico (1900)

J. J. Thomson Budín de pasasm Budín de pasas

Segundo Modelo atómico (1910)g ( )


E. Rutherford Modelo planetario

¿Qué ocurrió después?

Tercer Modelo atómico (1913)

n=∞El electrón describe

n=2n=3n=4

orbitas circularesalrededor del núcleo

Niels Böhr

El modelo de Böhr tuvo variosantecedentes importantes


ANTECEDENTES DEL MODELO DE BOHR

Teoría Cuántica de Max Planck (1900)

Todo material sólido cuandose calienta cerca de 1600 ºCemite luz visible

Planck examinó los datos de radiación que emitían lossólidos a diferentes temperaturas y descubrió que los

emite luz visible

sólidos a diferentes temperaturas y descubrió que losátomos y las moléculas emiten o absorben energía enforma de pequeños paquetes a los que llamó cuantos


p q p q q


T í C á ti d Pl k (1900)Teoría Cuántica de Planck (1900)

Para comprender la teoría cuánticaPara comprender la teoría cuánticade Planck es necesario tener ciertoconocimiento sobre la naturaleza delas ondas



Teoría Cuántica de Planck (1900)

cuanto: mínima cantidad de energía que se podía emitircuanto: mínima cantidad de energía que se podía emitiro absorber en forma de radiación electromagnética.

La energía E de un solo cuanto de energía está dadapor:

E = hν

p

E = hν

h = Constante de Planck = 6. 63 * 10 –34 J sν = frecuencia Hz o s-1



Ei t i l f t f t lé t i (1905)Einstein y el efecto fotoeléctrico (1905)

La La luzluz tienetiene::

1 Naturaleza de onda1. Naturaleza de onda2. Naturaleza de partícula

Einstein llamó a los cuantos por el nombre de fotones (partículas de

E h

Einstein llamó a los cuantos por el nombre de fotones (partículas deluz) y usó la ecuación de Planck para hallar la energía de un solofotón:

E fotón = hν


h = Constante de Planck = 6. 63 * 10 – 34 J sν = frecuencia Hz o s-1

MODELO DE BOHR (1913)Puesto que la luz es producida por la materia y, ésta secompone de átomos, un modelo atómico debe explicarla forma como la materia emite y absorbe luz


MODELO DE BOHR (1913)Bohr estudió el espectro de emisión del Hidrógeno

EspectroEspectro de los de los átomosátomos de de hidrógenohidrógeno


MODELO DE BOHR (1913)

1. Los electrones (e-) sólo puedentener valores específicos depenergía.

2. Cuando existe una emisión de luz,l l t dlos electrones se mueven de unnivel de energía mayor a otromenor. En caso contrario hayabsorción de luz.

3. La energía que tiene el electrónen el átomo de H está dada por:en el átomo de H está dada por:

EE == --RRHH ( )( )1122EEnn RRHH ( )( )nn22

n (Número cuántico) = 1 2 3n (Número cuántico) 1,2,3,…

RH (Constante de Rydberg) = 2.18 x 10-18J

MODELO DE BOHR (1913)

E hνE = hν

E = hν

Efotón = ΔE = Ef - Eini = 3 ni = 3

Ef = -RH ( )1n2

f2

i i

f

Ei = -RH ( )1n2

i

ni = 2nf = 2

ni

ΔE = RH ( )1n2

1n2

i f( )n n

nf = 1nf = 1

Calcule la longitud de onda de un fotónitid át d hid ó d lemitido por un átomo de hidrógeno cuando el

electrón cambia del 5° al 3er nivel de energía.

ΔE = RH ( )12

12Efotón =

Efotón = 2.18 x 10-18 J x (1/25 - 1/9)i f

H ( )n2 n2fotón

Efotón = ΔE = -1.55 x 10-19 J

E h / λEfotón = h x c / λ

λ = h x c / Efotón

λ = 6.63 x 10-34 (J•s) x 3.00 x 108 (m/s)/1.55 x 10-19J

fotón

λ = 1280 nm

NATURALEZA DUAL DE LA MATERIA (1924)

L uis de Br lie

onda PartículaLouis de Broglie

“Si l í ti i d d d d “Si la energía tiene propiedades de onda y de partícula a la vez, ¿POR QUÉ UNA

PARTICULA MATERIAL (que tenga masa) NO PUEDE TENER PROPIEDADES DE ONDA Y DE PARTICULA A LA VEZ”


NATURALEZA DUAL DE LA MATERIA (1924)

dPor su respuesta, Louis de Broglie ganó el Premio Nobel de Física en 1929

onda Partícula

TODA PARTICULA DE MATERIA ESTA RELACIONADACON UNA ONDA QUE LA GUIA AL MOVERSECON UNA ONDA QUE LA GUIA AL MOVERSE

Todos los cuerpos: electrones, protones, átomos, ratones, soles ynosotros tenemos una longitud de onda según la siguiente ecuación:nosotros tenemos una longitud de onda según la siguiente ecuación:

λ = h / mvλ L it d d d

λ = h / mvλ = Longitud de ondah = Constante de Planck m = masa del cuerpo (kg)V = velocidad (m/s)


V = velocidad (m/s)

¿Cuál es la longitud de onda de DeB li ( ) d l t d iBroglie (en nm) de una pelota de ping-pong de 2.5 gramos de masa que tiene

na elocidad constante de 15 6 m/s?una velocidad constante de 15.6 m/s?

λ = h/mvλ = 6.63 x 10-34 / (2.5 x 10-3 x 15.6)

m en kgh en J•s v en (m/s)

λ 6.63 x 10 / (2.5 x 10 x 15.6)λ = 1.7 x 10-32 m = 1.7 x 10-23 nm

PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE (1926)

Werner Heisenberg (Premio Nobel de Física en 1932)

Es inherentemente imposible determinarsimultáneamente y con precisión la trayectoria y

g

simultáneamente, y con precisión, la trayectoria yla posición de una partícula submicroscópicacomo el electrónco o e e ect ó


El planteamiento de De Broglie y el principio de incertidumbre deHeisemberg prepararon la escena para una nueva teoría de la estructuraatómica que tiene aplicación más amplia. En este nuevo enfoque, seabandona cualquier intento por definir precisamente la ubicación y latrayectoria instantánea de los electrones. Se reconoce la naturalezaondulatoria del electrón y su comportamiento se describe en términosapropiados para las ondas. El resultado es un modelo que describe conprecisión la energía del electrón y describe su ubicación en términos de

. probabilidades

Modelo Actual del átomo (1926)

E. Schrodinger Modelo mecánico de onda

GRACIAS POR SU ATENCIONGRACIAS POR SU ATENCION


Propiedades de las ondasUna onda es una alteración vibrátil mediante la cual se transmite laUna onda es una alteración vibrátil mediante la cual se transmite la energía.

LongitudLongitud dede ondaonda (λλ) es la distancia que existe entre dos puntosidénticos en una serie de ondas.

AmplitudAmplitud: Distancia vertical desde el punto medio de la curva hasta unaAmplitudAmplitud: Distancia vertical desde el punto medio de la curva hasta unacresta (punto máximo) o un valle (punto mínimo).

i d d d

Propiedades de las ondasLongitud de onda

La frecuencia (νν) es el número de ondas que pasan por un determinadoLa frecuencia (νν) es el número de ondas que pasan por un determinadopunto en un intervalo de 1 segundo.

(1 Hertz = s-1).

VelocidadVelocidad = = λλ xx νν

MaxwellMaxwell (1873), estableció que la luz estáformada por ondas electromagnéticasformada por ondas electromagnéticas

Radiación electromagnética

Emisión y transmisión deenergía por medio de ondaselectromagnéticaselectromagnéticas.

Velocidad de la luz (C) = 3.00 x 108 m/s

TodaToda radiación electromagnética viaja a la velocidad de la luz y se cumple que:

λλ xx νν = c

EspectroEspectro ElectromagnéticoElectromagnéticoLa clasificación de las ondas electromagnéticas según sufrecuencia constituye el espectro electromagnético

La longitud de onda de la luz verde de unLa longitud de onda de la luz verde de unsemáforo está alrededor de 522 nm,¿cuál es la frecuencia de esta radiación?

λ x ν = c

¿cuál es la frecuencia de esta radiación?

ν = c/λ

ν = 3.00 x 108 m/s / 5.22 x 10-7 m

ν = 5.75 x 1014 Hzν 5.75 x 10 Hz

Un fotón tiene una frecuencia de 6.0 x 104 Hz. D t i l l it d d d d l f tó S tDetermine la longitud de onda del fotón. ¿Se encuentra esta frecuencia dentro de la región visible?

λ x ν = cλ

λ = c/νλ = 3.00 x 108 m/s / 6.0 x 104 Hz

ν

λ = 5.0 x 103 mλ = 5.0 x 1012 nmλ 5.0 x 10 nm

Onda de radio

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