Principios de quimica

mica
INSTITUTO TECNOLOGICO DE TAPACHULA

INGENIERIA ELECTROMECANICA

QUÍMICA

UNIDAD I
TEORÍA CUÁNTICA Y ESTRUCTURA ATÓMICA

ÍNDICE

1.1 El átomo y sus partículas subatómicas5
1.1.1 Rayos Catódicos y Rayos anódicos6
1.1.2 Radiactividad 8

1.2 Base experimental de la teoría cuántica12
1.2.1 Teoría ondulatoria de la luz 13
1.2.2 Radiación del cuerpo negro y teoría de Planck15
1.2.3 Efecto fotoeléctrico 17
1.2.4 Espectros de emisión y series espectrales18

1.3 Teoría atómica de Bohr20
1.3.1 Teoría atómica de Bohr-Sommerfeld21

1.4 Teoría cuántica23
1.4.1 Principio de dualidad. Postulado de De Broglie 24
1.4.2Principio de incertidumbre de Heisenberg25
1.4.3Ecuación de onda de Schrödinger26
1.4.3.1 Significado físico de la función de ondaΨ²28
1.4.3.2Númeroscuánticos y orbitales atómicos29

1.5Distribución electrónica en sistemas polielectrónicos31
1.5.1 Principio de Aufbau o de construcción31
1.5.2Principio de exclusión de Pauli32
1.5.3Principio de máxima multiplicidad de Hund34
1.5.4Configuración electrónica de los elementos34
1.5.5Principios de Radiactividad40

1.6Aplicaciones tecnológicas de la emisión electrónica de los átomos41Referencias44

La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

A. Lavoisier

1.1 El átomo y sus partículas subatómicas.
La palabra átomo proviene del idioma griego y significa “no divisible” o “indivisible” por lo que el átomo se consideraría la particular más pequeña de la materia que no se puede dividir. Este concepto fue inventado por Demócrito en el 400 a.c. y en aquellaépoca se creía que el átomo era efectivamente la partícula más pequeña posible de la materia (lo cual no es cierto ya que hay partículas subatómicas)
En los átomos se reconoce la existencia de partículas con carga eléctrica negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas "órbitas" o niveles de energía, alrededor de un núcleo central con carga eléctrica positiva. El átomo en suconjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es eléctricamente neutro.
Centro del núcleo se encuentran otras partículas, los protones, que poseen carga eléctrica positiva, y los neutrones que no poseen carga eléctrica. Así pues dentro del átomo encontramos:
EL ELECTRÓN: Es una partícula elemental con carga eléctrica negativa igual a 1,602 x 10-19 Coulomb y masa igual a 9,1083 x 10-28 g, quese encuentra formando parte de los átomos de todos los elementos
EL NEUTRÓN: Es una partícula elemental eléctricamente neutra y masa ligeramente superior a la del protón, que se encuentra formando parte de los átomos de todos los elementos
EL PROTÓN: Es una partícula elemental con carga eléctrica positiva igual a 1,602 x 10-19 Coulomb y cuya masa es 1837 veces mayor que la del electrón. La mismase encuentra formando parte de los átomos de todos los elementos.
En un átomo de un elemento cualquiera se tiene la misma cantidad de protones y de electrones. Esta cantidad recibe el nombre de número atómico, y se designa por la letra "Z".
A la cantidad total de protones más neutrones presentes en un núcleo atómico se denomina número másico y se designa por la letra "A".

Si designamos por"X" a un elemento químico cualquiera, su número atómico y másico se representa por la siguiente simbología:
A
X
z
Por ejemplo, para el Sodio tenemos:

Así el número de neutrones resulta de la ecuación neutrones (n) = A - Z

1.2.1 Rayos Catódicos y Rayos Anódicos.
Rayos catódicos:
Los rayos catódicos se descubrieron mediante, un experimento mediante lo que se llamó tubo dedescarga, un tubo hermético donde se encierra un gas enrarecido, y dos electrodos en los extremos, cátodos (-) y ánodo (+), unidos a una corriente alto voltaje. El paso de corriente iba acompañado de una luminiscente en el extremo opuesto al cátodo.

Este experimento demostró la existencia de los rayos catódicos y que se alejaban del cátodo en línea recta ya que en él la parte del ánodo se reflejaba...