Auxiliar2-quimica

8/16/2019 Auxiliar2-quimica

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AUXILIAR 2:“Teoría Cuántica”

• Profesor Cátedra:Octavio Vá[email protected]

• Profesor Auxiliar:Fabián [email protected]


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- Radiación Electromagnética

- Espectroscopía y Átomo de Bohr- Modelo de Bohr- Efecto Fotoeléctrico

Agenda


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Luz y OndasLa onda se define como unaperturbación en el medio, lacual transporta energía. Posee:

(A) = Amplitud(λ ) = Longitud de onda(v) = Frecuencia(u) = Velocidad

vλ =uvλ =c (caso luz)

]/[103 8 sm xc =


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Radiación Electromagnética


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Espectros de Emisión


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310293141 15

2 ≥∧

−= n entero n Hz * .*

n ν

El átomo de Hidrógeno, al ser excitado, emite luzque sigue un patrón de líneas llamado espectro.Un sector del espectro tiene frecuencias (Balmer)según:Teoría Cuántica de Planck

E = hvE= Eo +Ec

Espectro de emisión∆ E = -Rh(1/nf² – 1/ni²)

][10626,6 34 Js xh −=


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Modelo atómico de Bohr1.En un átomo, el electrón sólo tieneciertos estados de

movimiento definidos y estacionarios ; cada uno deestos estados tiene una energía fija y definida .

2.Cuando un átomo está en uno de estos estadosnoirradia, sin embargo, cuando él cambia de un estado dealta energía a uno de menor energía emite uncuanto de radiación cuya energía es h ν e igual a ladiferencia de energía entre estos 2 estados.

3.En cualquiera de estos estados el electrón se mueve

siguiendo unaórbita circular en torno al núcleo.4.Los estados de movimiento electrónico permitidos sonaquellos en los cuales el momento angular delelectrón estácuantizado en múltiplos enteros de:

π 2h L =


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Para átomos hidrogenoides se tiene:

L = mur = nh/2πu²= ze²/mr

r = (n²/z)* ao ao= 0,529ªE= -ze²/2r = -(z²/n²)*13,6 eV

Principio de dualidad de De Broglie

E = pc (1)E = hv (2)(1) Y (2) p = h/ λ =mu


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El proceso por el cual se liberanelectrones de un material por la acciónde la radiación se denomina efectofotoeléctrico o emisión fotoeléctrica.Sus características esenciales son:

- Para cada sustancia hay unafrecuencia mínima o umbral de laradiación electromagnética pordebajo de la cual no se producenfotoelectrones.- La emisión electrónica aumentacuando se incrementa laintensidad de la radiación queincide sobre la superficie del metal

Efecto Fotoeléctrico

E= Eo +Echv = hvo + 1/2mu²


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P1) El color azul que se logra en los FuegosArtificiales se logra agregando la sal Clorurode Cobre(I),CuCl , a la mezcla explosiva de la

bengala, que al explotar alcanza unatemperatura de 1200 °C. Esta sal, por lapresencia de Cu, emite una línea intensa azulcuando es excitado por la llama y posee unalongitud de onda 450 nm.

Encuentre el valor del cuanto de energíaliberada en forma de emisión por esta sal.


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P2) Calcular la energía requerida para excitar

el e− en el átomoH desde el nivel n =1 al n =2y encuentre la longitud de la onda de la luzque se requiere para producir esta excitación.


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• P3) Calcular la energía necesaria para removerel e− del átomoH .


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P4) Cuando un electrón salta entre dosniveles de energía consecutivos (es decir,

nivel n+1→

nivel n) en el átomo deBe +3

(Z=4), emite radiación de cierta longitud deonda λ . Si esta radiación se hace incidirsobre átomos de Hidrógeno,¿Cuál será el valor den por encima delcual la energía no es suficiente paraproducir la ionización del Hidrógeno?


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P5) Suponga que un átomo de Hidrógeno, enel 4º estado excitado, sólo se mantiene ental condición por 0,1 (ms).Calcule cuantas veces orbita el electrón,

durante ese tiempo antes de “caer” a algunode los estados de menor energía. (control).


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P6) Al iluminar una placa de sodio conradiación cuya longitud de onda es de2000Å se liberan electrones con una

velocidad media de 3,07× 105

[cm/s].Considere que me = 9,1× 10-28 [g].¿Con qué velocidad media escapan loselectrones si la radiación incidente es de1500Å?¿Cuál debe ser la frecuencia de laradiación para que los electrones escapencon una velocidad de 2×107 [cm/s]?


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P7) Se usa una cierta radiación electromagnética en 2experimentos. En el primero de ellos, se la hace incidirsobre una superficie metálica cuya frecuencia de umbrales de 5× 1014 [Hz] y se observa que los electrones son

emitidos con una velocidad de 3,7×106 [m/s]. En elsegundo experimento, se excitan iones deHe + (Z=2) que

se encuentran en el nivel fundamental de energía.Se desea saber si el electrón del hidrogenoide de Heabandona ese nivel y si es así, a que estado excitadoaccede. Se supone que es aplicable el modelo de átomode Bohr.Justifique sus conclusiones, considerando que puedeencontrar pequeñas diferencias en esa precisiónnumérica.

Dato: 1(J ) = 6,242

×1018 (

eV ))


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PP 1) Las dimensiones de la Constante dePlanck son :

a) (J átomo− 1)b) (J s)

c) (J mol−1

)d) (J Hz)


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PP 2) Efecto Fotoeléctrico

Si al iluminar un metal con una cierta luz NO seproduce fotoemisión, entonces:a) Habrá que aumentar la intensidad de la luz,

para lograr que ocurra fotoemisión.b) Habrá que aumentar la longitud de onda

de la luz, para lograr que ocurra fotoemisión.c) Lo indicado se debe a que la energía de ligadura

del metal es elevada.d) Lo indicado no es posible: siempre tiene

lugar la fotoemisión aunque puede que sea tanpequeña que sea difícil de observar.


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PP 3) Atomo de BohrEl modelo de átomo de Bohr:a) Sugiere que en un átomo polielectrónico, los

electrones se comportan como en el sistemaplanetario con el núcleo ocupando el rol de laestrella central.

b) Sólo era válido, y con ciertas limitaciones, para elátomo de hidrógeno.

c) Indica que en el hidrógeno sólo existe una órbitapermitida, ya que sólo posee un único electrón.

d) Afirma que en el hidrógeno, su electrón no puedeposeer más que un sola energía: la permitidapara n = 1.


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PP 5) ¿Cuál es la frecuencia más alta de unfotón que puede ser emitido desde un átomo deHidrógeno?¿Cuál es la longitud de onda de este fotón?


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PP 6) La energía del electrón en un átomo (hidrogenoide)

está dada por la relación:

Con

(aquí R H está expresado en unidades de energía).

Si Z = 1 y un conjunto de esos átomos que se encuentraen estado fundamental son irradiados con energía igual a:

i) 2RH ii) ½R

H iii) ¾R

H.Explique que ocurriría en cada caso.

2 −ℜ=n

Z E H

J 181018,2 −×=ℜ


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