Ley De Masas Atomicas

INTRODUCCIÓN

La espectroscopia es una técnica instrumental ampliamente utilizada por los físicos y químicos para poder determinar la composición cualitativa y cuantitativa de un cuerpo en particular. Sirve por ejemplo a los físicos para decir; de que está compuesta una estrella o cuerpo celeste en particular sin necesidad de ir hasta él y tomar muestras ó a los químicos para analizar una muestra de material desconocido.

Debido a la gran diversidad de muestras y los diferentes estados en los que se encuentran; existen divisiones o especialidades dentro de la misma.

Una de las especialidades es la espectroscopia es la absorción y emisión atómica que es toda aquella sustancia o fluido que adquiere o desecha un cuerpo atómico.

Y ejemplificaremos las emisiones atómicas del rayo láser y del alumbrado público.

También otro tema importante es la ley de acción de masas que establece que toda reacción química que tenga un equilibrio constante en su temperatura tiene un cierto valor constante

Y debemos tomar en cuenta que la espectrometría de emisión atómica data del siglo XIX, la forma moderna fue desarrollada en Australia por un equipo de químicos, dirigidos por Alan Walsh.

LEY DE ACCION DE MASAS

1.- La ley de masas o ley de acción de masas establece que para una reacción química reversible en equilibrio a una temperatura constante, una relación determinada de concentraciones de reactivos y productos, tienen un valor constante. La ley fue enunciada en 1867 por Guldberg y Waage, y debe su nombre al concepto de masa activa, lo que posteriormente se conoció como concentración.1

En una reacción química elemental y homogénea,2 cuando el cambio de energía libre de Gibbs ΔG = 0 debe cumplirse que

En equilibrio donde la constante de equilibrio Keq.

2.- Ley de la Acción de las Masas. Uno de los principios básicos a partir de los cuales se desarrollo el concepto de equilibrio químico es la llamada ley de acción de las masas, enunciada por los químicos noruegos Cato Maximiliam Guldberg y Peter Waage, en 1866.

La expresión matemática de la ley de acción de masas está dada por:

Donde las concentraciones molares de cada sustancia son representadas entre corchetes y Kc es la llamada constante de equilibrio. Se puede interpretar esta ley en términos de las velocidades de reacción (v) a través de las siguientes expresiones:

Donde k1 y k2 son constantes de velocidad referentes a las reacciones de formación y de descomposición del producto, respectivamente. En esos términos, la constante de equilibrio Kc es equivalente al cociente de las constantes de velocidad (Kc = k1/k2).

En la expresión matemática de la constante de equilibrio, las concentraciones molares de los productos de la reacción están en el numerador, en cuanto a las relativas a los reactivos se sitúan en el denominador.

Consecuentemente, cuando esa constante tuviese valor elevado habrá fuerte tendencia a la formación de productos, motivo por el cual se dice que el equilibrio está trasladado en el sentido de la derecha. Inversamente, cuando el valor de Kc fuese bajo, la reacción ocurre, de preferencia, en el sentido de izquierda, esto es, de la descomposición del producto, o formación de los reactivos.

EMISION ATOMICA

La espectroscopia de emisión atómica (AES) utiliza la medición cuantitativa de la emisión óptica de átomos excitados para determinar la concentración de la sustancia analizable. Los átomos del analito en la solución son aspirados en la región de excitación donde son disueltos, vaporizados y atomizados por una llama, descarga o plasma. Estas fuentes de atomización a altas temperaturas proveen energía suficiente para promover los átomos a niveles de energía altos. Los átomos vuelven a niveles más bajos emitiendo luz.

• RAYO LASÉR

El láser es un dispositivo electrónico que amplifica un haz de luz de extraordinaria intensidad. Se basa en la excitación de una onda estacionaria entre dos espejos, uno opaco y otro traslúcido, en un medio homogéneo. Como resultado de este proceso se origina una onda luminosa de múltiples idas y venidas entre los espejos, que sale por el traslúcido

El fenómeno de emisión estimulada de radiación, enunciado por Einstein en 1916, constituye la base de la tecnología empleada en la fabricación de dispositivos láser. Los primeros experimentos que aprovecharon dicho fenómeno culminaron en el hallazgo, en 1953, del denominado máser, un sistema que empleaba un haz de moléculas separadas en dos grupos —excitadas y no excitadas—, utilizado para la emisión de microondas en una cámara de resonancia.

En una fase posterior, la investigación se encaminó al estudio de un método para producir este tipo de radiación estimulada en el caso de la luz visible. Surgió, así, en los años sesenta, el denominado máser óptico, el láser, término que deriva de las iníciales de Light amplification by the stimulated emission of radiation (amplificación de la luz por la emisión estimulada de radiación). En los comienzos, se consideró que el material básico para la emisión estimulada de luz debía ser un gas; posteriormente comenzó a experimentarse con cristales sintéticos de rubí. En la actualidad, las investigaciones se dirigen hacia el desarrollo del láser de rayos X; en este caso, la fuente de excitación no es la luz de un flash ni una descarga eléctrica, como en los modelos anteriores, sino una explosión nuclear.

El fundamento del láser: la emisión estimulada. El átomo está integrado por un núcleo, formado por un conjunto de protones y neutrones, y por una serie de electrones emplazados a determinada distancia, alrededor del núcleo. Electrones, protones y neutrones son las tres partículas básicas. Los electrones poseen una masa muy pequeña y carga negativa. Por su parte, protones y neutrones tienen aproximadamente la misma masa, pero mientras los primeros poseen carga eléctrica positiva, los neutrones carecen de carga. Los electrones del átomo, cuya energía depende de su distancia al núcleo, pueden encontrarse en estado excitado —con una energía superior a la normal— o en reposo. En el estado excitado, el electrón almacena una determinada proporción de energía.

En virtud del llamado proceso de absorción, cuando un fotón —recordemos que las ondas de luz también se denominan fotones— choca con un electrón no excitado, puede hacer que pase al estado de excitado. Habitualmente, un electrón que resulta excitado, al cabo de un tiempo pasa nuevamente al estado de reposo, emitiendo al pasar un fotón. Este fenómeno, conocido como emisión espontánea, es el que tiene lugar, por ejemplo, en el Sol o en las bombillas. Ahora bien, un electrón puede ser inducido a liberar su energía almacenada. Si un fotón pasa al lado de un electrón excitado, éste retorna al estado no excitado a través de la emisión de un fotón de luz igual al que pasó junto a él inicialmente. Este proceso se conoce como emisión estimulada y constituye el fundamento del láser.

La luz normal y el rayo láser. Las tres características que diferencian el rayo láser de la luz del Sol o de la generada por una bombilla, es que aquél es un haz de luz mono direccional, monocromático y coherente.

Los emisores de luz despiden millones de ondas, que pueden tener idéntica dirección o poseer direcciones distintas. La bombilla es un emisor de luz omnidireccional, frente al láser, que es mono direccional. En cuanto a la característica del mono cromatismo, el color de una luz está en función de su frecuencia; si todas las ondas poseen la misma frecuencia, poseen también el mismo color. Los filamentos de las bombillas están formados por átomos y moléculas diferentes y, por tanto, la energía absorbida y desprendida en forma de fotones adopta valores diversos. Puesto que la frecuencia del fotón está en relación con su energía, al variar ¡a energía varía la frecuencia emitida. La luz de una bombilla tiene múltiples frecuencias, dependiendo del filamento que se haya empleado en su construcción. Por el contrario, en un láser, la fuente de luz proviene de un gas o de un sólido muy purificado. En ambos casos, los átomos tienen idénticos niveles energéticos. Como resultado, los fotones generados poseen idéntica energía y frecuencia.

Las ondas electromagnéticas son señales alternas, es decir, cambian constante-mente de valor. Esta variación tiene forma de curva. La parte de la curva en que se encuentra la onda en un momento concreto y en una posición dada se llama fase. Dos ondas de idéntica dirección y frecuencia se encuentran cada una, normalmente, en una fase distinta. En el caso de que una de ellas se situara en un máximo y otra en un mínimo, se anularían. Sin embargo, puede suceder que ambas señales posean la misma fase y, consecuentemente, los mismos valores, lo que tendría como resultado una onda de doble de tamaño. Dado que en la luz normal las ondas no están en fase, una proporción elevada de su energía se pierde, puesto que unas señales se anulan con otras. Por el contrario, en el láser, todas las ondas poseen la misma fase y la energía resultante es la máxima posible, puesto que no se anula ninguna onda. Éste es el sentido del término coherente.

• ALUMBRADO PÚBLICO

Lámparas y luminarias. Las lámparas son los aparatos encargados de generar la luz. En la actualidad, en alumbrado público se utilizan las lámparas de descarga frente a las lámparas incandescentes por sus mejores prestaciones y mayor ahorro energético

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