TEORÍA CUÁNTICA Y LA ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DE LOS ÁTOMOS
DE LA FÍSICA CLÁSICA A LA
TEORÍA CUÁNTICA
La nueva era de la física comenzó en 1900
con el joven físico alemán Max Planck.
Planck descubrió que los átomos y las
moléculas emiten energía solo en
cantidades discretas. La teoría cuántica de
Planck revoluciono la física
Para comprender la teoría cuántica de Planck
es necesario tener cierto conocimiento acerca
de la naturaleza de las ondas. Podemos pensar
en una onda como una alteración vibracional
mediante la cual se transmite la energía.
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
Existen muchos tipos de ondas como
las del agua, del sonido y la de la luz.
En 1873 James Maxwell propuso que
la luz visible se compone de ondas
electromagnéticas. El modelo de
Maxwell describe con exactitud como
se pude propagar la energía en forma
de radiación a través de campos
magnéticos y eléctricos.
TEORÍA CUÁNTICA DE PLANCK
Cuando los sólidos se someten a calentamiento
emiten radiación electromagnética que abarca
una larga gama de longitudes de onda. Las
mediciones hechas a finales del siglo XIX
mostraron que la cantidad de energía radiante
que emitía un objeto a cierta temperatura
dependía de su longitud de onda
Planck proponía que los átomos y las moléculas emitían
energía solo en cantidades discretas como en pequeños
paquetes. A la minima cantidad de energía que se podia
emitir en forma de radiación electromagnética, Planck lo
llamo cuanto. La energía E de solo un canto esta dada
por: E=hv.
EL EFECTO FOTOELÉCTRICO
5 años después de que Planck
presentara su teoría, Albert
Einstein la utilizo para resolver
otro misterio en la física: el efecto
fotoeléctrico, un fenómeno en el
que los electrones son expulsados
desde la superficie de ciertos
metales que han sido expuestos a
la luz de una determinada
frecuencia min.
La teoría ondulatoria de la luz no pdia
explicar este efecto pero Einstein partio
de una extraordinaria hipótesis. Tomo
como punto de partida la teoría de
Planck.
TEORÍA DE BOHR DEL ÁTOMO DE HIDRÓGENO
Los espectros de emisión de los átomos:
Newton demostró que la luz solar esta
formada de diversos componentes de color
que al volver a combianarlos producen la
luz blanca, los físicos y químicos han
estudiado las características de los
espectros de emisión.
Es posible que observar un espectro de emsion de
una sustancia al energizar una muestra de material
mediante energia térmica.
LA NATURALEZA DUAL DEL ELECTRÓN
Los físicos quedaron fascinados con la teoría de Bohr,
cuestionaban por que las energías del electron del hidrogeno
estaban cuantizadas. El argumento de Broglie era que si el
electron del atomo de hidrogeno se comportaba como una onda
fija su longitud debería ajustarse exactamente a la circunferencia
de la orbita.
De broiglie llego a la concusión de que las
ondas se comportan como particulas y
estas exhiben propiedades ondulatorias,
se leacionan por medio de la sig.
expresión: A=h/mu
MECÁNICA CUÁNTICA
Con el descubrimiento del comportamiento
ondulatorio de los electrones surgió otro problema:
¿Cómo se podia precisar la posición de una onda?.
Werner H. formulo una teoria que se le conoce
como principio de incertidumbre de Heisenberg.
Al aplicar esta teoría al
átomo de hidrogeno se
puede ver que en realidad
el electron no viaja en la
orbita alrededor del nucleo
con una trayectoria bien
definida como suponía bohr
NÚMEROS CUÁNTICOS
Para describir la distribución de los electrones en
el hridrogeno y otros atomos la mecánica
cuántica precisa de tres numers cuánticos :el
numero cuantico principal, el numero cuantico del
momento angular y el numero cuantico
magnético.
Numero cuantico principal: puede tomarse
valores enteros sin embargo esto no aplica
para átomos polielectronicos. Tambien se
relaciona con la distancia promedio del
electron al nucleo
Numero cuantico del momento angular: expresa la forma
de las orbitas
ORBITALES ATOMICOS
carecen de una forma definida poruque la
función se extiende desde el nucleo hasta el
infinito
orbital p empieza con el numero cuantico principal
orbital d y de mayor energía y mas complejas
LAS ENERGÍAS DE LOS ORBITALES: La energía del electron de un átomo de
hidrógeno se establece por su número cuántico principal.. Así las energías de los
orbitales del hidrógeno aumentan de la sig forma: 1s<2s=2p<3s=3p=3d<4s=4p=4d=4f<…….
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
Los cuatro números cuánticos n, l, ml y ms son suficientes para
identificar por completo un electrón en cualquier orbital de cualquier
átomo. El valor de ms no influye en la energía, tamaño, forma u
orientación de un orbital, pero si determina la distribución de los
electrones en el orbital.