Física2 bach 12.3 espectros atómicos
- 1. Cuántica.3 ESPECTROS ATÓMICOS ¿Cómo explicar las líneas presentes en los espectros atómicos? Física
- 2. • Si colocamos una fuente de radiación entre un espectroscopio y nuestro ojo observamos el espectro de emisión de nuestra fuente. A.14 ¿Qué recuerdas de los espectros?
- 3. Espectros atómicos • Si colocamos una fuente de radiación entre un espectroscopio y nuestro ojo observamos el espectro de emisión de nuestra fuente. • Si colocamos elementos y sometemos a calor observamos el espectro de absorción característico de ese elemento.
- 4. Espectros atómicos • El arco iris es el espectro continuo de la luz blanca proveniente del Sol, haciendo las gotas de agua de espectroscopio.
- 5. Modelo de Thomson (1904): Incapaz de dar cuenta de la dispersión de partículas alfa por una lámina de oro. A.15. ¿Qué modelos atómicos recuerdas?
- 6. Modelos atómicos Modelo de Thomson (1904): Incapaz de dar cuenta de la dispersión de partículas alfa por una lámina de oro. Modelo de Rutherford (1911): Explica lo anterior pero es inconsistente con la teoría electromagnética clásica (Electrón en movimiento emite energía y caería al núcleo)
- 7. Modelos atómicos Modelo de Thomson (1904): Incapaz de dar cuenta de la dispersión de partículas alfa por una lámina de oro. Modelo de Rutherford (1911): Explica lo anterior pero es inconsistente con la teoría electromagnética clásica (Electrón en movimiento emite energía y caería al núcleo)
- 8. • Postulado 1: En el átomo, un electrón se mueve en una órbita circular alrededor del núcleo. • Postulado 2: De la infinidad de órbitas que permite la Física clásica, el electrón sólo puede moverse en las que el momento angular orbital cumple 𝑳 = 𝒎𝒗𝒓 = 𝒏 𝒉 𝟐𝝅 • Postulado 3: El electrón se mueve en una órbita permitida sin radiar energía electromagnética. • Postulado 4: La emisión o absorción de energía radiante se realiza cuando el electrón pasa de una órbita a otra. A.16. ¿Cuáles eran los postulados de Bohr para explicar su modelo atómico de 1913?
- 9. Modelo atómico de Bohr (1913) ¿Qué postulados están en contra de la física clásica?
- 10. Modelo atómico de Bohr (1913) ¿Qué postulados están en contra de la física clásica? 2, 3 y 4
- 11. Modelo atómico de Bohr (1913) ¿Qué postulados están en contra de la física clásica? ¿Cómo evita el modelo que el electrón pierda energía y caiga al núcleo? 2, 3 y 4
- 12. Modelo atómico de Bohr (1913) ¿Qué postulados están en contra de la física clásica? ¿Cómo evita el modelo que el electrón pierda energía y caiga al núcleo? 2, 3 y 4 Permitiendo valores de E y L bien definidos (cuantizando)
- 13. Modelo atómico de Bohr (1913) ¿Qué postulados están en contra de la física clásica? ¿Cómo evita el modelo que el electrón pierda energía y caiga al núcleo? 2, 3 y 4 Permitiendo valores de E y L bien definidos (cuantizando) ¿Explica los espectros atómicos?
- 14. Modelo atómico de Bohr (1913) ¿Qué postulados están en contra de la física clásica? ¿Cómo evita el modelo que el electrón pierda energía y caiga al núcleo? 2, 3 y 4 Permitiendo valores de E y L bien definidos (cuantizando) ¿Explica los espectros atómicos? Sí.
- 15. Modelo atómico de Bohr (1913) ¿Qué postulados están en contra de la física clásica? ¿Cómo evita el modelo que el electrón pierda energía y caiga al núcleo? 2, 3 y 4 Permitiendo valores de E y L bien definidos (cuantizando) ¿Explica los espectros atómicos? Sí. ¿Entonces es correcto el modelo de Bohr?
- 16. Modelo atómico de Bohr (1913) No pero casi… Será necesario sustituir el concepto de órbita por el de orbital ¿Qué postulados están en contra de la física clásica? ¿Cómo evita el modelo que el electrón pierda energía y caiga al núcleo? 2, 3 y 4 Permitiendo valores de E y L bien definidos (cuantizando) ¿Explica los espectros atómicos? Sí. ¿Entonces es correcto el modelo de Bohr?
- 17. • El estado fundamental es el de energía más baja (E1), llamado n=1. A temperatura ambiente los átomos se encuentran en el estado fundamental. • Los siguientes son los estados excitados con energías E2, E3, E4, … A.17. Realiza una representación del átomo de Bohr como distintos niveles de energía.
- 18. A.18. Utilizando las ideas de Bohr, justificar los espectros de absorción y emisión.
- 19. Al incidir luz sobre un átomo los electrones sólo pueden emitir o absorber los fotones de energías iguales a las correspondientes a transiciones de un valor energético o nivel a otro inferior o superior. 𝐸 𝑛 − 𝐸 𝑚 = ℎ𝜈 A.18. Utilizando las ideas de Bohr, justificar los espectros de absorción y emisión.
- 20. El átomo de hidrógeno: Fórmula de Rydberg
- 21. El átomo de hidrógeno: Fórmula de Rydberg El espectro visible del hidrógeno está formado por una series de líneas cada vez más apretadas.
- 22. El átomo de hidrógeno: Fórmula de Rydberg El espectro visible del hidrógeno está formado por una series de líneas cada vez más apretadas. Lymann Balmer Paschen 1 λ = RH 1 m2 − 1 n2 RH=1.097·107m−1; n > m
- 23. El átomo de hidrógeno: Fórmula de Rydberg
- 24. A.19. Comparando las dos expresiones siguientes deducir el valor de la energía del estado enésimo e interpretar el origen de las series espectrales. 𝐸 𝑛 − 𝐸 𝑚 = ℎ𝜈 1 λ = RH 1 m2 − 1 n2
- 25. A.19. Comparando las dos expresiones siguientes deducir el valor de la energía del estado enésimo e interpretar el origen de las series espectrales. 𝐸 𝑛 − 𝐸 𝑚 = ℎ𝜈 1 λ = RH 1 m2 − 1 n2 𝐸 𝑛 − 𝐸 𝑚 = ℎ · 𝑐 𝜆
- 26. A.19. Comparando las dos expresiones siguientes deducir el valor de la energía del estado enésimo e interpretar el origen de las series espectrales. 𝐸 𝑛 − 𝐸 𝑚 = ℎ𝜈 1 λ = RH 1 m2 − 1 n2 𝐸 𝑛 − 𝐸 𝑚 = ℎ · 𝑐 𝜆 = ℎ · c · RH 1 m2 − 1 n2
- 27. A.19. Comparando las dos expresiones siguientes deducir el valor de la energía del estado enésimo e interpretar el origen de las series espectrales. 𝐸 𝑛 − 𝐸 𝑚 = ℎ𝜈 1 λ = RH 1 m2 − 1 n2 𝐸 𝑛 − 𝐸 𝑚 = ℎ · 𝑐 𝜆 = ℎ · c · RH 1 m2 − 1 n2 𝑬 𝒏 = − 𝑹 𝑯 𝒉𝒄 𝒏 𝟐
- 28. A.19. Comparando las dos expresiones siguientes deducir el valor de la energía del estado enésimo e interpretar el origen de las series espectrales. 𝐸 𝑛 − 𝐸 𝑚 = ℎ𝜈 1 λ = RH 1 m2 − 1 n2 𝐸 𝑛 − 𝐸 𝑚 = ℎ · 𝑐 𝜆 = ℎ · c · RH 1 m2 − 1 n2 𝑬 𝒏 = − 𝑹 𝑯 𝒉𝒄 𝒏 𝟐 Energía del electrón esta cuantizada por el número cuántico principal n. En el nivel fundamental (n=1), 𝐸1 = 2,17.10−18 𝐽 = 13,6 𝑒𝑉
- 29. A.20. Explicar qué sucederá si un átomo de hidrógeno en su estado fundamental absorbe un fotón de energía: 1) 16,33·10-19 J 2) 21,9·10-19 J 3) 17,0·10-19 J Determinar la longitud de onda de la luz emitida cuando el átomo vuelva a su estado fundamental (en los casos en que sea posible). Datos: E1 = -21,76·10-19 J E2= -5,43·10-19 J E3 = -2,42·10-19 J
- 30. • No explica los espectros de los átomos con más de un electrón. • Falla cuando los átomos están sometidos a campos eléctricos o magnéticos (Aparecen desdoblamientos en las líneas espectrales) • No explica la mayor intensidad de unas líneas sobre otras • No explica la anchura de las líneas • No explica la existencia de direcciones privilegiadas en los enlaces atómicos • … A.21. ¿Cuáles son las deficiencias del átomo de Bohr?
- 31. A.22. ¿Qué aplicaciones se derivan de esta nueva forma de comprender los átomos? Animación
- 32. A.23. Toda la historia descrita en este apartado puede verse en el vídeo "El universo mecánico Nº 49" http://youtube.com/watch?v=GaVsz6eG-tQ
Notas del editor
- #2: Algunas de las imágenes de esta presentación han sido obtenidas del libro de Física de Anaya y tienen como único propósito el uso en clase. Realizado a partir de la propuesta de: SOLBES, J. y SINARCAS, V. (2010). Una propuesta para la enseñanza aprendizaje de la física cuántica basada en la investigación en didáctica de las ciencias. Revista de enseñanza de la física 23 (1 y 2), 57-85.
- #3: http://en.wikipedia.org/wiki/Absorption_spectrum http://en.wikipedia.org/wiki/File:Emission_spectrum-H.png
- #4: http://en.wikipedia.org/wiki/Absorption_spectrum http://en.wikipedia.org/wiki/File:Emission_spectrum-H.png
- #6: Research Council, 1996), “Los modelos son esquemas o estructuras provisionales que se corresponden con objetos reales, situaciones, o tipo de situaciones, con un poder explicador . Los modelos ayudan a los científicos e ingenieros a entender cómo funcionan las cosas» http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plum_pudding_atom.svg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rutherford_atom.svg
- #7: Research Council, 1996), “Los modelos son esquemas o estructuras provisionales que se corresponden con objetos reales, situaciones, o tipo de situaciones, con un poder explicador . Los modelos ayudan a los científicos e ingenieros a entender cómo funcionan las cosas» http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plum_pudding_atom.svg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rutherford_atom.svg
- #8: Research Council, 1996), “Los modelos son esquemas o estructuras provisionales que se corresponden con objetos reales, situaciones, o tipo de situaciones, con un poder explicador . Los modelos ayudan a los científicos e ingenieros a entender cómo funcionan las cosas» http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plum_pudding_atom.svg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rutherford_atom.svg
- #9: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr-atom-PAR.svg
- #32: http://phet.colorado.edu/sims/lasers/lasers_es.jnlp
- #33: http://youtube.com/watch?v=GaVsz6eG-tQ