Presentacin de PowerPoint

TEORA CUNTICA Y ESTRUCTURA ELECTRNICA DE LOS TOMOS 1SEMANA 2PROPSITOInterpreta los postulados de Bohr y aplica a la estructura del tomo para observar su comportamiento

SUMARIOTeora de Bohr del tomo de hidrgeno.La naturaleza dual del electrn.Teora atmica: Estructura del tomo; nmero atmico; nmero de masa e istopos.

ALBERT EINSTEINAl principio del siglo XX, Albert Einstein demostr que la masa puede ser convertida en energa y que la energa puede ser convertida en masa. Einstein expres esta relacin en una ecuacin matemtica

E = es la energa liberada (en joules).m = es la masa de la materia que toma parte (en Kg).c = es una constante, es la velocidad de la luz en el vaco 3x108(m/s)

E = mc2

TEORIA CUNTICA DE MAX PLANK(Planck, 1900): la radiacin electromagntica emitida no se realizaba en forma continua sino en unos paquetes denominados cuantos de energa, cuyo valor se calcula segn: E = h fDonde h es la constante de Planck (6,626 x 10 -34 J.s)

PROBLEMASDetermine la cantidad de materia (masa) que al descomponerse genera 63x1020 ergios de energa.En una reaccin nuclear se ha utilizado inicialmente 10 miligramos de Plutonio-242 liberndose 40,5x1010 Joule de energa. Qu porcentaje de masa inicial se ha convertido en energa?La desintegracin de una porcin de masa da lugar a la liberacin de 45x1019 ergios de energa. Si la masa inicial fue de 5 kg Qu porcentaje pas a ser energa?En una explosin nuclear se liberan 1, 28x1014 J de energa, luego de esta explosin se recogieron 1,32 g de material radiactivo. Calcule la masa inicial de material radioactivo de la bomba.Cierta emisora de radio emite una seal de audio con una frecuencia de 30 MHz A qu distancia de dicha emisora vivir un estudiante de Ingeniera Ambiental de la UCCI quin sabe que entre su casa y la emisora se cuentan 500 ondas electromagnticas? La energa de un fotn es 5,87x10-20 J Cul es su longitud de onda en (nm)?

MODELO ATMICO DE NIELS BOHR

El modelo atmico de Rutherford fue descartado ya que no era estable, porque el electrn perda energa en forma de radiacin electromagntica, adems no se encontraba explicacin para los espectros de emisin y absorcin atmica.En 1913 Niels Bohr plante un modelo atmico basado en la mecnica cuntica de su maestro M. Planck, el cual es vlido slo para tomos con un slo electrn como el del hidrgeno 1H1 y se basa fundamentalmente en cuatro postulados:Niels BohrPRIMER POSTULADO DE BOHREl electrn gira alrededor del ncleo en trayectoria circunferencial en estado de equilibrio, ya que todas las fuerzas que actan sobre l se anulan. Esto quiere decir que la sumatoria de todas las fuerzas radiales es igual a cero. Fa + Fc = 0Se concluye que el electrn tiene una velocidad (v) que vara en forma inversa con el radio (r).Para esto debemos tener en cuenta los siguientes valores:v = velocidad tangencial del electrn (cm/s)m = masa del electrn = 9,109x10-28 ge = carga del electrn = 4,8x10-10 u.e.c. = 1,6x10-19 coulumbsr = radio de la rbita circunferencial (cm)DE LA ESTABILIDAD DEL ELECTRNPRIMER POSTULADO DE BOHRDE LA ESTABILIDAD DEL ELECTRN

Entonces la velocidad del electrn en una rbita n se puede calcular con la frmula que se muestra y tambin se expresa en cm/s, donde n = 1,2,3,4,SEGUNDO POSTULADO DE BOHRDE LAS RBITAS PERMITIDASEl electrn, en forma estable, slo gira en aquellas rbitas donde se cumple que el producto de su cantidad de movimiento (m.v) por la longitud de la circunferencia (2r) es igual a un nmero entero de veces la constante de M. Planck. m.v x 2r = n.hA partir de esta expresin se obtiene:

SEGUNDO POSTULADO DE BOHRDE LAS RBITAS PERMITIDASDonde: n = nivel de energa u rbita = 1, 2, 3, 4, a0 = radio del tomo de Bohr = 0,529 r n = radio de la rbita n

TERCER POSTULADO DE BOHRDE LOS NIVELES ESTACIONARIOS DE ENERGAMientras que el electrn gira en una rbita permitida, no emite ni absorbe energa, porque dichas rbitas son niveles estacionarios de energa cuantizada. La energa del electrn es constante y aumenta al aumentar el valor de n.la energa del electrn en una rbita (nivel) n se puede calcular en electrnvoltios de acuerdo a la frmula que se muestra en seguida:

TERCER POSTULADO DE BOHRDE LOS NIVELES ESTACIONARIOS DE ENERGA

Siendo :En = energa del electrn en el nivel n E0 = energa del electrn del tomo de Bohr = -13,6 eV = -313,6 kcal/moln = nivel de energa u rbita = 1, 2, 3, 4,

1 eV = 1,6 x 10-12 ergios 1 Joule (J) = 107 ergios 1 cal = 4,184 J 1 kcal = 1000 calCUARTO POSTULADO DE BOHRDE LAS TRANSICIONES ELECTRNICASEl tomo emite o absorbe energa nicamente cuando el electrn realiza transiciones electrnicas (saltos) de un nivel a otro. Slo se emite o absorbe un fotn por cada salto electrnico.Si el electrn salta de un nivel inferior a otro nivel superior, entonces absorbe energa. Si el electrn salta de un nivel superior a otro nivel inferior, entonces emite energa.La energa emitida o absorbida por el electrn se calcula por una diferencia de energas entre el nivel ms lejano (na) y el nivel ms cercano (nb) al ncleo:E = Ea - EbCUARTO POSTULADO DE BOHRDE LAS TRANSICIONES ELECTRNICASEa = energa del nivel ms lejano (na) Eb = energa del nivel ms cercano (nb) al ncleo:

POSTULADOS DE BOHRLIMITACIONES1. Es aplicable slo a tomos monoelectrnicos (con un solo electrn) y no explica los fenmenos relacionados con tomos polielectrnicos.2. No explica el efecto Zeeman y por lo tanto la existencia de los subniveles energticos.3. Contradice el principio de incertidumbre de Heisemberg al plantear trayectorias definidas para los electrones cuando giran alrededor del ncleo atmico.ONDAS ELECTROMAGNTICAS

Las ondas electromagnticas planas son transversales, con los campos E y B perpendiculares entre s y a la direccin de propagacinESPECTRO ELECTROMAGNTICOEl tipo de OEM (onda electromagntica) se clasifica segn su longitud de onda o frecuencia

ESPECTRO ELECTROMAGNTICO = longitud de onda (cm); (1 A = 10-8 cm)f = frecuencia (s-1); (1 s-1 = 1 hertz)c = velocidad de la luz = 3 x 1010 cm/sPROPIEDADES

h = constante de Planck = 6,62 x 10-27 ergios.sNATURALEZA DUAL DE LA MATERIA

Basndose en la extraa naturaleza dual de la luz evidenciada por la radiacin del cuerpo negro, y del efecto fotoelctrico, Louis de Broglie propuso en 1924 que la materia tambin debera poseer propiedades tanto ondulatorias como corpusculares al mismo tiempo.

PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE

Heisemberg (1927) Asocia a cada variable dinmica (posicin, momento, energa, etc.) una cantidad matemtica de doble entrada, conocida ahora como matriz.Como resultado de su propuesta, obtiene una desigualdad matemtica que es conocida como Principio de Incertidumbre Es imposible conocer con exactitud y precisin la posicin y velocidad de un electrn

PRINCIPIO DE INCERTIDUMBREMiserable desaparece de mi vista siempre supiste lo del PRINCIPO DE INCERTIDUMBRE Y nunca me lo dijiste por eso fallaban los aparatos ACNE, cuando calculaban tu velocidad exacto no saban nada de tu posicin cuando calculaban tu posicin exacta no saban nada de tu velocidad

PROBLEMASCalcule la frecuencia de la radiacin roja que tiene una longitud de onda de 6500 .Un electrn se desplaza en forma de onda, siendo el valor de su longitud de onda igual a 4000 . Determinar el valor de su frecuencia.Halle la longitud de onda de un fotn que se irradia con una frecuencia de 60 Khz.(Khz=1000 hz)Se realiza un experimento tpico de difraccin de electrones cuya energa es de 4000 eV. Cul es la longitud de onda (.) de estos electrones?La energa de un fotn es 5,87x10-20 J. Cul es su longitud de onda en (nm)?Segn el postulado de Bohr. Halle la energa para el nivel (1,2,3) en ergios y eV.Cul es la longitud de onda en (cm)de Broglie de un colibr de 12,4 g que viaja a 35mph.Cierta emisora de radio emite una seal de audio con una frecuencia de 60 megahertz. a qu distancia de dicha emisora vivir una profesora de la Universidad Continental quien sabe que entre su casa y la emisora se cuentan 1000 ondas electromagnticas. (Mhz = 106 Hz)EL TOMO 1El tomo es un sistema energtico en perfecto equilibrio, elctricamente neutro. Capaz de:Ser divisibleTener existencia independienteCombinarseTiene una parte interna llamado ncleo atmico y una parte externa conocida como corteza atmica, envoltura electrnica, nube electrnica, zona cortical o zona extranuclear.24EL TOMO 2El tomo es la mnima expresin de un elemento qumico. Es la porcin hasta donde el elemento conserva sus propiedades.El tomo se describe mediante un modelo matemtico y probabilstico.

PROTNCORTEZAATOMICA25NCLEO ATMICOConstituye la parte central muy pequea del tomo.Debido a su pequeo volumen y a su gran masa, posee una gran densidad, en comparacin con la envoltura electrnica que tiene un gran volumen y poca masa.

26NCLEO ATMICOEn el ncleo atmico se encuentran los protones y neutrones (nucleones).El ncleo atmico es aproximadamente 10000 veces ms pequeo que el tomo; en l est concentrado toda la carga elctrica positiva y casi la totalidad de la masa atmica.

2727NCLEO ATMICOPROPIEDADESNMERO ATMICO:Equivale al nmero de protones. Tambin se conoce como nmero casillero o carga nuclear.Este nmero (Z) identifica al elemento qumico y se utiliza para ubicarlo en la tabla peridica. Z = #p+NMERO DE MASA:Llamado nmero msico o ndice de masa. Es la suma del nmero de protones y neutrones. Representa el total de nucleones fundamentales que tiene un tomo.

A = #p+ + #n028NCLEO ATOMICOPROPIEDADESTambin se puede escribir: A = Z + #n0De donde se concluye: #n0 = A Z* El nmero de masa es diferente a la masa atmica.

CARGA ELCTRICA:Es el resultado del exceso o defecto del nmero de electrones sobre el nmero de protones.En un tomo elctricamente neutro se cumple: #p+ = # e-29ESPECIEZA#p+#e-#n08168881735171718802008080120922389292146NCLEO ATMICONOTACINSe escribe el smbolo del elemento qumico; adems en la parte inferior izquierda el nmero atmico y en la parte superior izquierda el nmero de masa.

30PARTCULAS SUBATMICASLos estudiosos e investigadores del tomo han descubierto algo ms de 230 partculas subatmicas, las cuales se pueden clasificar en leptones y hadrones.Los primeros tienen masa muy pequea y lo contrario sucede con los segundos.Mientras que los mesones estn formados por un quark y un antiquark; los bariones estn formados por tres quarks.Cabe mencionar que el fotn es una cantidad discreta de energa , no tiene quark y posee masa en reposo = 0.31PARTCULAS SUBATMICAS

32PARTCULAS FUNDAMENTALESPARTCULAFUNDAMENTALMASA ABSOLUTA (gramos)CARGA ABSOLUTA (Coulumbs)LO DESCUBRI NOTACINNeutrn1,67482x10-240Chadwick193501nProtn1,67252x10-24+1,6x10-16Rutherford191111pElectrn9,1x10-28-1,6x10-16Thomson1896-10eDe las partculas subatmicas, tres son las partculas estables o fundamentales:33IONES ATMICOS 1Un tomo se transforma en in positivo o en in negativo cuando pierde o gana, uno o ms, electrones respectivamente.Los IONES POSITIVOS se conocen como cationes. Los IONES NEGATIVOS se conocen como aniones.Ejemplos:Al Al3+ (pierde 3e-)Cl Cl1- (gana 1e-)S S6+ (pierde 6e-) S S2- (gana 2e-)P P5+ (pierde 5e-) P P3- (gana 3e-)34IONES ATMICOS 2Como en el caso de los tomos, se escribe el smbolo del elemento qumico (E); en la parte inferior izquierda el nmero atmico (Z), en la parte superior izquierda el nmero de masa (A) y en la parte superior derecha la carga elctrica relativa (q).

ESPECIEZA#p+#e-#n071474717351712183580353645

35TOMOS ESPECIALESISTOPOS: Son tomos de un mismo elemento qumico, con igual nmero atmico, pero con diferente nmero de masa.Ejemplos:

ISBAROS: Son tomos de diferentes elementos qumicos, con diferente nmero atmico, pero con igual nmero de masa.Ejemplos:

36TOMOS ESPECIALESISTONOS: Son los tomos de elementos diferentes con igual nmero de neutrones.Ejemplos:

ISOELECTRNICOS: Especies con igual cantidad de electrones.Ejemplos:

37ISTOPOS DEL HIDRGENO

38PESO ATOMICO (PA)Es atribuido al elemento qumico, resulta ser el promedio ponderado de las abundancias relativas y los nmeros de masa de los istopos de dicho elemento.

Donde:a; b; c son las abundancias relativas en %A1; A2 ; A3 son los nmeros de masa de los istopos

39PROBLEMASCul es la longitud de onda (nm) de un fotn emitido durante la transicin desde el estado n=5 al estado n=2 en el tomo de hidrgeno.Halle la energa (eV) que el tomo emite cuando el electrn salta del tercer al segundo nivel energtico.Calcule la longitud de onda (en metros) de una pelota de tenis que pesa 60 gramos y que viaja a la velocidad de 62 m/s.La diferencia de los cuadrados de la masa atmica y nmero atmico es igual a la suma de la masa atmica y nmero atmico. Halle el nmero de neutrones.La masa atmica promedio del cobre es 63,546 uma. Las masas de los dos istopos del cobre de procedencia natural son 63Cu, 62,9298 uma y 65Cu, 64,9278 uma. Calcule el porcentaje de 63Cu que hay en el cobre de procedencia natural.Dos istopos tienen por nmero de neutrones 18 y 20 respectivamente. Si la suma de sus nmeros de masa es 72. Cul es el nmero atmico?La suma de los nmeros de masa de dos isbaros es 120, si el nmero atmico del primero es 27, calcule el nmero atmico del segundo sabiendo que sus neutrones exceden en 2 a los neutrones del primero.Para dos istopos de un elemento, se cumple que la suma de sus neutrones es 38 y la suma de sus nmeros de masa es 72. Halle la carga nuclear del elemento.En 2 tomos isbaros, el promedio de sus cargas nucleares es 19 y el promedio de sus neutrones es 21. Halle el nmero de masa en comn.

ING CARMEN ROSA TORRES CACERES