ESTRUCTURA ATOMICA

INSTITUTO TECNOLOGÍCO DE ACAPULCO

Ingeniería en Bioquímica

Materia: química

Unidad 1

Teoría cuántica y estructura atómica.

Profesor: MC. José Odín Méndez ríos.

Equipo 2

INTEGRANTES:

 Aguilar Castañeda Ángel Joshua

 Castañeda Hernández Orquídea

 Hernández Hernández Omar

 Perulero Salinas Brayan

 Pino Alvarado Stephanie

Acapulco de Juárez gro a 20 de febrero del 2014

INDICE

1. Teoria cuántica y estructura atómica………….1

1.1 BASE EXPERIMENTAL DE LA TEORIA CUANTICA…………4

1.1.1 RADIACION DEL CUERPO NEGRO Y TEORIA DE PLANCK……………..5

1.1.2 EFECTOFOTOELECTRICO………………………………7

1.1.3 ESPECTROS DE EMISION Y SERIES ESPECTRALES……………………………………………9

1.2 TEORIA ATOMICA DE BOHR………………………………. 12

1.3 AMPLIACION DE LA TEORIA DE BOHR, TEORIA ATOMICA DE SOMMERFIELD………………………………………….. 17

1.4 ESTRUCTURA ATOMICA……………………………………………… 22

1.4.1 PRINCIPIOS DE DUALIDAD DEL ELECTRON (ONDA PARTICULA). POSTULADO DE BROGLIE……………………………………………… 23

1.4.2 PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISSENBERG………………………………………………24

1.4.3 ECUACION DE ONDA DE SCHRODINGER……………………. 27

1.4.3.1 SIGNIFICADO DE LA DENSIDAD DE PROBABILIDAD………………………………………………30

1.4.3.2 SOLUCION DE LA ECUACION DE ONDA Y SU SIGNIFICADO. ORBITALES S, P,D,F……………………………………………………….31

1.5 TEORIA CUANTICA Y CONFIGURACION ELECTRONICA…………………………………….42

1.5.1 NIVELES DE ENERGIA DE LOS ORBITALES………………………. …………………44

1.5.2 PRINCIPIO DE EXCLUSION DE PAULI…………………………………………………45

1.5.3 PRINCIPIO DE AUFBAU O DE CONSTRUCCION………………….. ………………….46

1.5.4 PRINCIPIO DE MAXIMA MULTIPLICIDAD DE HUND………………………………………47

1.5.5 CONFIGURACION ELECTRONICA DE LOS ELEMENTOS………. ………………………50

1.-Teoría Cuántica y estructura atómica.

La mecánica cuántica, también conocida como la física cuántica o la teoría cuántica; Es una rama de la física que se ocupa de los fenómenos físicos a escalas microscópicas, donde la acción es del orden de la constante de Planck.

La mecánica cuántica describe, en su visión más ortodoxa, cómo en cualquier sistema físico –y por tanto, en todo el universo– existe una diversa multiplicidad de estados, los cuales habiendo sido descritos mediante ecuaciones matemáticas por los físicos, son denominados estados cuánticos. De esta forma la mecánica cuántica puede explicar la existencia del átomo y revelar los misterios de la estructura atómica, tal como hoy son entendidos; fenómenos que no puede explicar debidamente la física clásica o más propiamente la mecánica clásica.

La teoría cuántica fue desarrollada en su forma básica a lo largo de la primera mitad del siglo XX. El hecho de que la energía se intercambie de forma discreta se puso de relieve por hechos experimentales como los siguientes, inexplicables con las herramientas teóricas anteriores de la mecánica clásica o la electrodinámica.

• Espectro de la radiación del cuerpo negro, resuelto por Max Planck con la cuantización de la energía. La energía total del cuerpo negro resultó que tomaba valores discretos más que continuos. Este fenómeno se llamó cuantización, y los intervalos posibles más pequeños entre los valores discretos son llamados quanta (singular: quantum, de la palabra latina para «cantidad», de ahí el nombre de mecánica cuántica). El tamaño de un cuanto es un valor fijo llamado constante de Planck, y que vale: 6.626 ×10-34 julios por segundo.

• Bajo ciertas condiciones experimentales, los objetos microscópicos como los átomos o los electrones exhiben un comportamiento ondulatorio, como en la interferencia. Bajo otras condiciones, las mismas especies de objetos exhiben un comportamiento corpuscular, de partícula, («partícula» quiere decir un objeto que puede ser localizado en una región concreta del espacio), como en la dispersión de partículas. Este fenómeno se conoce como dualidad onda-partícula.

• Las propiedades físicas de objetos con historias asociadas pueden ser correlacionadas, en una amplitud prohibida para cualquier teoría clásica, sólo pueden ser descritos con precisión si se hace referencia a ambos a la vez. Este fenómeno es llamado entrelazamiento cuántico y la desigualdad de Bell describe su diferencia con la correlación ordinaria. Las medidas de las violaciones de la desigualdad de Bell fueron algunas de las mayores comprobaciones de la mecánica cuántica.

• Explicación del efecto fotoeléctrico, dada por Albert Einstein, en que volvió a aparecer esa "misteriosa" necesidad de cuantizar la energía.

• Efecto Compton.

El desarrollo formal de la teoría fue obra de los esfuerzos conjuntos de varios físicos y matemáticos de la época como Schrödinger, Heisenberg, Einstein, Dirac, Bohr y Von Neumann entre otros (la lista es larga). Algunos de los aspectos fundamentales de la teoría están siendo aún estudiados activamente. La mecánica cuántica ha sido también adoptada como la teoría subyacente a muchos campos de la física y la química, incluyendo la física de la materia condensada, laquímica cuántica y la física de partículas.

La región de origen de la mecánica cuántica puede localizarse en la Europa central, en Alemania y Austria, y en el contexto histórico del primer tercio del

Estructura atómica.

En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.

El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón.

Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z.

La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón.

Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones.

1.1-Base experimental de la teoría cuántica

Bohr sugirió que los electrones deben hallarse en órbitas de cierto tamaño, moviéndose a cierta velocidad. Entonces, los electrones deben tener cierta energía. Si el electrón absorbe energía, se moverá en un orbital de mayor energía y más alejada del núcleo. Si pierde energía, el electrón se moverá en otra órbita más cercana al núcleo.

La teoría cuántica indujo la idea de que los electrones en las orbitas, tienen una cantidad de energía, se dice que los electrones se encuentran en ciertos niveles de energía. Bohr aplico estas ideas al átomo de hidrógeno y calculo matemáticamente cual sería la frecuencia de la radiación emitida por el hidrógeno, desafortunadamente, esa teoría no funciono también con elementos cuyos átomos son más complejos que los del hidrógeno. Como resultado del trabajo teórico y experimental, se ha llegado a desarrollar una representación de la estructura atómica, que explica en forma satisfactoria los fenómenos químicos. Más que describir al electrón como si se encontrase en un orbital perfectamente definido, la nueva teoría cuántica sugiere que existen en regiones que se conocen como capas.

Cada capa tiene la capacidad para contener a más de un electrón, aun cuando existe un límite superior, dependiendo de la capa que sé este considerando. A diferencia de la órbita, una capa tiene una ubicación menos definida alrededor del núcleo.

1.1.1-RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO

La superficie de un cuerpo negro es un caso límite, en el que toda la energía incidente desde el exterior es absorbida, y toda la energía incidente desde el interior es emitida.

Consideremos una cavidad cuyas paredes están a una cierta temperatura. Los átomos que componen las paredes están emitiendo radiación electromagnética y al mismo tiempo absorben la radiación emitida por otros átomos de las paredes. Cuando la radiación encerrada dentro de la cavidad alcanza el equilibrio con los átomos de las paredes, la cantidad de energía que emiten los átomos en la unidad de tiempo es igual a la que absorben. En consecuencia, la densidad de energía del campo electromagnético existente en la cavidad es constante.

A cada frecuencia corresponde una densidad de energía que depende solamente de la temperatura de las paredes y es independiente del material del que están hechas.

Si se abre un

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