ESTRUCTURA AT MICA Y CLASIFICACI N DE LOS ELEMENTOS
Páginas: 13 (3002 palabras)
Publicado: 24 de abril de 2015
ESTRUCTURA ATÓMICA Y CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS
Orígenes de la teoría cuántica. Hipótesis de Planck.
A finales del siglo XIX, la mayoría de los físicos pensaban que con el gran avance de la mecánica y del electromagnetismo se había creado un cuerpo doctrinal que permitiera descubrir de forma satisfactoria el mundo material, desde lo más pequeño, el átomo, a lo más grande, el universo. Así,tan solo quedaría añadir alguna pequeña corrección y ampliación.
Sin embargo, una serie de hechos experimentales se resistían a ser explicados satisfactoriamente. Esto condujo al desarrollo de dos nuevas teorías físicas: la teoría cuántica y la teoría de la relatividad.
En 1900 el físico alemán Max Planck obtuvo la ecuación matemática que se ajusta a la función de distribución experimentaldel cuerpo negro. Supuso que los electrones que componen las paredes del cuerpo negro oscilan, o vibran, con una frecuencia definida (f), que es característica de cada electrón. Estas oscilaciones permiten a los electrones absorber o emitir radiación electromagnética.
Esta nueva hipótesis establece que la energía no puede absorberse ni emitirse de forma continua, sino en forma de paquetes ocuantos. Su energía viene dada por la ecuación: E=n∙h∙f donde f es la frecuencia, n es un número cuántico (de valores 1, 2,3…) y h es la constante de Planck de valor 6.63∙10-34 J∙s.
Su hipótesis introduce el concepto de cuantización, ya que conduce a que las energías a escalas atómicas están cuantizadas; solo son posibles energías con ciertos valores: los que permite la ecuación de cuantización.
NiPlanck ni otros científicos pudieron explicar por qué las energías tenían que estar cuantizadas, lo que era lógico, ya que estaban construyendo una nueva ciencia.
En resumen Planck, estudiando la radiación emitida a distinta temperatura por un cuerpo, concluyó que las emisiones de energía radiante no se realiza de forma continua, sino en forma de paquetes o cuantos.
Modelo atómico de Bohr y suslimitaciones.
El modelo nuclear propuesto por Rutherford presentaba dos grandes inconvenientes:
-Según la teoría electromagnética, el electrón, al girar alrededor del núcleo, debería emitir energía en forma de onda electromagnética. Esto haría disminuir su radio de giro, hasta ser absorbido por el núcleo.
-Al aceptar como posible cualquier valor de energía, no existe explicación a laexistencia de los espectros atómicos.
En 1913, el físico danés Niels Bohr intentó solucionar estos problemas aplicando la teoría cuántica de Planck al modelo atómico de Rutherford.
Su modelo es también nuclear, que describe a los electrones girando a diferentes distancias del núcleo. Establece tres postulados:
-Primer postulado: hipótesis de los estados estacionarios.
El electrón gira alrededordel núcleo solamente en un conjunto de órbitas permitidas llamadas estados estacionarios.
La fuerza de atracción electrostática, regida por la Ley de Coulomb, actúa como fuerza centrípeta, siendo la responsable del movimiento circular del electrón. Por tanto, debe cumplirse: Fc = Felectrostática ; me∙v2/r = K ∙ e2/r2 donde r es el radio de la órbita; e el valor absoluto de la carga delelectrón; me la masa del electrón; y K la constante de Coulomb.
Con este postulado Bohr soluciona el primer inconveniente, pues no hay ni emisión ni absorción de radiación, por lo que el electrón mantendrá su órbita.
-Segundo postulado: condición de cuantización.
Solo son estables las órbitas en las que el momento angular, L, sea múltiplo se la constante de Planck, h,dividida por 2ᴨ: L = rmev = n h/2ᴨ siendo n un número cuántico (número entero).
La expresión de los valores posibles de los radios de las órbitas es: r = h/2ᴨmev siendo v su velocidad.
-Tercer postulado: hipótesis de los saltos electrónicos.
Los electrones pueden saltar de una órbita permitida a otra también permitida, absorbiendo (un electrón pasa de una órbita más interna a otra...
Orígenes de la teoría cuántica. Hipótesis de Planck.
A finales del siglo XIX, la mayoría de los físicos pensaban que con el gran avance de la mecánica y del electromagnetismo se había creado un cuerpo doctrinal que permitiera descubrir de forma satisfactoria el mundo material, desde lo más pequeño, el átomo, a lo más grande, el universo. Así,tan solo quedaría añadir alguna pequeña corrección y ampliación.
Sin embargo, una serie de hechos experimentales se resistían a ser explicados satisfactoriamente. Esto condujo al desarrollo de dos nuevas teorías físicas: la teoría cuántica y la teoría de la relatividad.
En 1900 el físico alemán Max Planck obtuvo la ecuación matemática que se ajusta a la función de distribución experimentaldel cuerpo negro. Supuso que los electrones que componen las paredes del cuerpo negro oscilan, o vibran, con una frecuencia definida (f), que es característica de cada electrón. Estas oscilaciones permiten a los electrones absorber o emitir radiación electromagnética.
Esta nueva hipótesis establece que la energía no puede absorberse ni emitirse de forma continua, sino en forma de paquetes ocuantos. Su energía viene dada por la ecuación: E=n∙h∙f donde f es la frecuencia, n es un número cuántico (de valores 1, 2,3…) y h es la constante de Planck de valor 6.63∙10-34 J∙s.
Su hipótesis introduce el concepto de cuantización, ya que conduce a que las energías a escalas atómicas están cuantizadas; solo son posibles energías con ciertos valores: los que permite la ecuación de cuantización.
NiPlanck ni otros científicos pudieron explicar por qué las energías tenían que estar cuantizadas, lo que era lógico, ya que estaban construyendo una nueva ciencia.
En resumen Planck, estudiando la radiación emitida a distinta temperatura por un cuerpo, concluyó que las emisiones de energía radiante no se realiza de forma continua, sino en forma de paquetes o cuantos.
Modelo atómico de Bohr y suslimitaciones.
El modelo nuclear propuesto por Rutherford presentaba dos grandes inconvenientes:
-Según la teoría electromagnética, el electrón, al girar alrededor del núcleo, debería emitir energía en forma de onda electromagnética. Esto haría disminuir su radio de giro, hasta ser absorbido por el núcleo.
-Al aceptar como posible cualquier valor de energía, no existe explicación a laexistencia de los espectros atómicos.
En 1913, el físico danés Niels Bohr intentó solucionar estos problemas aplicando la teoría cuántica de Planck al modelo atómico de Rutherford.
Su modelo es también nuclear, que describe a los electrones girando a diferentes distancias del núcleo. Establece tres postulados:
-Primer postulado: hipótesis de los estados estacionarios.
El electrón gira alrededordel núcleo solamente en un conjunto de órbitas permitidas llamadas estados estacionarios.
La fuerza de atracción electrostática, regida por la Ley de Coulomb, actúa como fuerza centrípeta, siendo la responsable del movimiento circular del electrón. Por tanto, debe cumplirse: Fc = Felectrostática ; me∙v2/r = K ∙ e2/r2 donde r es el radio de la órbita; e el valor absoluto de la carga delelectrón; me la masa del electrón; y K la constante de Coulomb.
Con este postulado Bohr soluciona el primer inconveniente, pues no hay ni emisión ni absorción de radiación, por lo que el electrón mantendrá su órbita.
-Segundo postulado: condición de cuantización.
Solo son estables las órbitas en las que el momento angular, L, sea múltiplo se la constante de Planck, h,dividida por 2ᴨ: L = rmev = n h/2ᴨ siendo n un número cuántico (número entero).
La expresión de los valores posibles de los radios de las órbitas es: r = h/2ᴨmev siendo v su velocidad.
-Tercer postulado: hipótesis de los saltos electrónicos.
Los electrones pueden saltar de una órbita permitida a otra también permitida, absorbiendo (un electrón pasa de una órbita más interna a otra...
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