Teoria cuantica

INTRODUCCION A LA TEORÍA CUANTICA
Introducción – Teoría de Bohr – Teoría de Planck – Ecuación de Broglie – Ecuación de Schrodinger –Naturaleza de la Luz –Efecto fotoeléctrico –Relación de la ecuación de Rydberg y Bohr.

Licda. Patricia del Rosario Escobar de Murcia

Universidad de El Salvador Facultad de Química y Farmacia Sección Química inorgánica 2012

ÍNDICE
Pág. Introducción 1Teoría Cuántica 1.1. Teoría de Bohr 1.2. Teoría de Planck 1.3. Ecuación de Broglie y su importancia 1.4. Ecuación de Schrödinger, expresar el significado de sus partes y su relación con los números cuánticos. 1.5. Naturaleza de la Luz. 1.6. Efecto fotoeléctrico y los espectros de líneas. 1.7. Relacionar la ecuación de Rydberg y Bohr para calcular la energía y la frecuencia de una línea del espectro delátomo de hidrogeno. 2. Guía de problemas. 17 4 6 12 15 1 1 2

INTRODUCCIÓN

UNIDAD I

IINTRODUCCION A LA TEORIA CUANTICA

Uno de los mayores logros de la Ciencia del Siglo XX, fue el conocimiento de la estructura electrónica. Dicho logro se conoce con el nombre de Teoría Cuántica. Esta teoría nos permite conocer la distribución de los electrones en los átomos, llamada configuraciónelectrónica, la cual se utiliza para explicar la ubicación de los elementos en la tabla periódica y para comprender los enlaces entre los átomos; de suma importancia para estudiar las reacciones químicas porque las propiedades de los elementos y su ubicación en la tabla periódica dependen del comportamiento de los electrones dentro de los átomos. Actualmente, las teorías de las estructuras electrónicas sebasan en las propiedades de onda del electrón, porque la teoría predice que la energía esta cuantizada en los diferentes niveles por lo que la teoría cuántica, la ha llamado mecánica ondulatoria o mecánica cuántica. Se necesita tener un conocimiento de una matemática avanzada para su comprensión, pero nosotros solamente la estudiaremos en forma cualitativa, para ello necesitamos conocer de lasondas, tanto ondas viajeras como estacionarias. Las ondas de un lago o del mar son ejemplo de ondas viajeras y una onda estacionaria, es una onda que vibra hacia uno y otro lado sin movimiento longitudinal visible, como cuando se rasga una cuerda de violín o de una guitarra. Haremos un breve estudio de cómo se desarrolló la Mecánica Cuántica y cómo se relaciona con el comportamiento de loselectrones en los átomo.

1.1TEORÍA DE BOHR En 1913, Niels Bohr, dio una explicación de las observaciones de Rydberg. Escribió ecuaciones que describían un electrón del átomo de hidrógeno moviéndose alrededor del núcleo, en órbitas circulares. Incluyó la suposición de que la energía del electrón está cuantizada, por lo que sólo son posibles ciertos valores de energía electrónica. Lo anterior le condujoa sugerir que los electrones sólo pueden encontrarse en ciertas órbitas discretas y que absorben y emiten energía en cantidades discretas cuando se mueven de una órbita a otra. Cada órbita corresponde a un nivel de energía definido para el electrón. Cuando el electrón pasa del nivel de energía n2 al nivel n1 , se desprende la cantidad de energía que había absorbido, como un solo fotón. La energíade este fotón puede calcularse por la ecuación de Bohr:

E fotón  E 2  E1  

 2.180 x10 18 J 2.180 x10 18 J   2 2  n2 n1 

   

Sacando de factor común la constante:

 1 1  E 2  E1  2.18 x 10 18 J  2  2  n n1   2 

 1 1  E fotón  2.18 x10 18 J  2  2  n n2   1 
Además, Bohr demostró el significado físico de los dos números enteros n1 y n 2 ;representan los estados de energía entre los que tienen lugar la transición. La cuantización de la energía del electrón en un átomo, fue la respuesta al rompecabezas de medio siglo relativo a los colores producidos por el espectro del hidrógeno.

1.2 TEORÍA DE PLANCK La relación cuantitativa entre la frecuencia y la energía fue desarrollada hace aproximadamente 100 años en la revolucionaria...