Teoría atómica y la estructura electrónica de los átomos

De la física clásica a la teoría cuántica

Física clásica:


  • Las moléculas se comportan como pelotas que
    rebotan.
  • Explicaba fenómenos macroscópicos como la
    presión.

Mecánica cuántica:


  • Max Planck descubrió:
    • La energía no es un proceso continuo, sino que
    puede dividirse en pequeñas unidades.
    • (E = h v)
    • Un cuerpo negro absorbe toda la energía electromagnética

Propiedades
características de la onda

La frecuencia ( v )

Amplitud
Se mide en Hz = ciclo / s

Longitud de onda ( λ )

Velocidad
u ( c ) = λv

Términos

Mecánica cuántica:

  • Estudia el comportamiento de la materia cuando las dimensiones son muy pequeñas.
  • Planck propuso que los átomos y moléculas emiten o absorben E en cantidades discretas (cuantos) donde
    E = λ v

Efecto fotoeléctrico:

  • Los electrones se mantienen unidos en un
    metal por fuerzas de atracciones.
  • Energía cinética del electrón emitido Ec = λ v – W

Radiación electromagnética:


James Clerk Maxwell propuso:

  • La luz visible se compone de ondas
    electromagnéticas.
  • Ambos tienen la misma λ, v y u, pero viajan en planos perpendiculares entre sí.
  • La radiación electromagnética es la emisión y transmisión de E en forma de ondas electromagnéticas.

Espectros de emisión:

  • Los espectros de emisión de los sólidos calentados al rojo o al blanco tienen una característica común con el espectro solar, ambos en continuos.

Espectro de emisión del átomo de hidrógeno:

  • El átomo está formado por electrones y protones.
  • Entre el electrón y protón existe una fuerza que los mantienen unidos.
  • Bohr postuló:
    • El electrón solo puede encontrarse en ciertas órbitas de energía específicas.
    • La diferencia de energía entre los estados inicial y final está dada por ecuación:
    ∆ E = Ef - Ei
    ∆ E = RH[1/n^2t - 1/n^2t]
    • En las órbitas permitidas el electrón no se moverá en espiral hacia el núcleo.

Términos

Naturaleza dual del electrón
Broglie propuso:

  • Si la sondas luminosas se comportan como fotones, quizás las partículas tendrían propiedades ondulatorias.
  • Un electrón enlazado al núcleo se comporta como una onda estacionaria.

Números cuánticos:

  • Número cuántico principal ( n ): Toma valores enteros 1, 2, 3, etc.
  • Número cuántico del momento angular ( l ):
    Cuando l = 0 el orbital correspondiente es S
    Cuando l = 1 el orbital correspondiente es p
    Cuando l = 2 el orbital correspondiente es d
    Cuando l = 3 el orbital correspondiente es f
  • Número cuántico magnético ( ml ): Para cierto valor de ( l ) existen (2 l + 1 )
  • Número cuántico de espín del electrón ( ms ): Toma valores ( + ½ ) y ( - ½ )

Principio de incertidumbre de Heisenberg:
Es imposible conocer con certeza el momento (masa x velocidad) y la posición de una
partícula simultáneamente.

Erwin Strödinger:
La probabilidad de encontrar el electrón en cierta región del espacio es proporcional al cuadrado de la función de onda.