Presentacion Modelo Atómico de Bohr. 2025-1.pptx

Clases Modelo Atómico de Bohr

1. Espectros atómicos modelo atómico de Bohr y vieja teoría cuántica

2. Objetivos de aprendizaje Utilizar y aplicar correctamente las diferentes fórmulas de las series espectrales del hidrogeno. Explicar con claridad el modelo planetario y aplicar correctamente sus diferentes fórmulas. Entender y aplicar los conceptos del efecto fotoeléctrico y la teoría cuántica de Max Planck. Explicar con claridad los postulados del modelo precuántico de Niels Bohr y aplica correctamente sus diferentes fórmulas p ara hallar las diferentes variables de un electrón en diferentes orbitas en el átomo de hidrogeno. Describir y entender los aportes y limitaciones del modelo atómico de Niels Bohr. Entender, utilizar y aplicar el concepto de masa reducida. 2

3.   Espectro electromagnético   Relación entre en una onda.         En una onda electromagnética   Conjunto de ondas de todas en las que se presenta la radiación electromagnética   Propagación de una perturbación de alguna propiedad por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o magnético, implicando un transporte de energía, a través del espacio, sin transporte de materia. = 2 Hz   = 4 Hz   3

4. Espectro electromagnético 4

5. Espectros atómicos El espectro consiste en un conjunto de líneas paralelas coloreadas (emisión) ó negras ( abasorción ) que corresponden cada una a una longitud de onda. El espectro de emisión y de absorción, es característico de cada elemento: una huella dactilar atómica Espectro de emisión: un elemento en fase gaseosa, sus átomos emiten radiación en ciertas frecuencias. Espectro de absorción: el mismo elemento, en estado de gas, recibe radiación absorbe en ciertas frecuencias. https://www.youtube.com/watch?v=DE2_sES1Ozk 5

6. Series espectrales del H R H = 4/b= constante de Rydberg= 10967758.11 m -1       Balmer Con n 1 >n 2 n 1 = nivel de partida n 2 = nivel de llegada b = 3456.6 Å Nivel de llegada: n= 2 Nivel de partida: n= 1 6

7. Modelo Atómico Planetario Ze e - r m           -   Movimiento planetario de un electrón alrededor de un núcleo F e = ma   Ley de Coulomb         7

8.           = - V     = =-           Teorema viral Modelo Atómico Planetario 8

9. Velocidad angular El modelo planetario clásico Predice que el átomo es inestable (ciclo/s)     Modelo Atómico Planetario   A partir de esta ecuación conseguir v/r, para reemplazar en w y hallar f Dividir por r 2         El electrón emite radiación electromagnética, la energía se reduce, gira a mayor velocidad y mas cerca al núcleo, disminuye su radio cayendo sobre el núcleo. 9 T = 2 π r/v.

10.   Despejar r   Modelo Atómico Planetario Hallar la relación entre energía y frecuencia R emplazar en esta             10

11. La física clásica asumía que los átomos y las moléculas emitan o absorbían cualquier cantidad arbitrario de energía radiante. Max Planck : los átomos y las moléculas emiten o absorben energía solo en cantidades discretas. A la cantidad mínima de radiación electromagnética Planck la llamo cuanto. La energía siempre se emite en múltiplos de .   Teoría cuántica de Planck (1900) Radiación del cuerpo negro. Cuantización de la energía     J*s     11

12. E jercicios La radiación de longitud de onda 242.4 nm, es la longitud de onda más larga que produce la fotodisociación del O 2 ,¿Cúal es la energía de (a) un fotón y (b) una mol de fotones de esta radiación? R /TA a) 8.196 X 10 -19 J/fotón b) 4.936 X 10 5 J/mol Cuál es la longitud de onda, en nm, de una radiación que tiene un contenido de energía de 1.0 x 10 3 kJ/mol? ¿En qué región del espectro electromagnético se encuentra esta radiación? R/TA 120 nm. UV Un láser de diodo emite a una longitud de onda de 987 nm. Toda la energía que produce se absorbe en un detector que mide una energía total de 5.2 x 10 -4 kJ durante un periodo de 32 s. ¿Cuántos fotones por segundo emite el láser? R/TA 8.12x10 16 F/s 12

13. E jercicios ¿Cuántos fotones deben ser absorbidos a 660 nm para fundir 5.0 x 10 2 g de hielo? En promedio, ¿cuántas moléculas de H 2 O de hielo se transforman en agua líquida por cada fotón? ( Sugerencia: Para fundir 1 g de hielo a 0°C se necesitan 334 J.) Un típico apuntador láser rojo tiene una potencia de 5 mW . ¿Cuánto tardaría un puntero láser rojo en emitir el mismo número de fotones que emite un láser azul de 1 W en 1 s? (1 W = 1 J/s). Se usa un láser para tratar un desprendimiento de retina. La longitud de onda del rayo láser es de 514 nm, y la potencia es de 1.6 W. Si se enciende el láser durante 0.060 s durante la cirugía, calcule el número de fotones emitidos por el láser. La energía de la radiación puede servir para romper enlaces químicos. Se requiere una energía mínima de 495 kJ/mol para romper el enlace oxígeno-oxígeno del O 2 . Determine la radiación de longitud de onda más grande que posee la energía necesaria para romper el enlace. ¿De qué tipo de radiación electromagnética se trata? 13

14. Efecto fotoeléctrico-Albert Einstein (1905) Se basa en un proceso por medio del cual se pueden emitir electrones de un metal que se ha expuesto a una frecuencia mínima. Un rayo de luz es un chorro de partículas llamadas fotones Solo se emiten electrones si se supera una energía mínima y estos adquieren energía cinética + W   W= función trabajo 14

15. La función de trabajo del potasio es de 3.68 x 10 -19 J. a ) ¿Cuál es la frecuencia mínima de luz necesaria para expulsar los electrones del metal? b ) Calcule la energía cinética de los electrones expulsados cuando se usa una luz de frecuencia de 8.62 x 10 14 s -1 para irradiar. E l molibdeno metálico debe absorber radiación con una longitud de onda mínima de 275 nm para poder emitir un electrón de su superficie por el efecto fotoeléctrico. (a) Determine la energía mínima necesaria para producir dicho efecto (b) Si irradiamos molibdeno con luz con longitud de onda de 120 nm, calcule la velocidad del electrón expulsado. 15 Efecto fotoeléctrico-Albert Einstein (1905)

16. Modelo Atómico de Bohr (1913) Primer postulado : El electrón gira alrededor del núcleo del átomo en ciertas órbitas circulares permitidas. Las órbitas electrónicas son estacionarias y el electrón cuando se mueve en ellas, no emite radiación electromagnética. Segundo postulado: El momento angular del electrón está cuantizado. Sólo están permitidas aquéllas órbitas en las cuales el momento angular es un múltiplo entero de nh /2 π = L= mvr . Tercer postulado. Cuando un electrón "salta“ (hace una transición) desde una órbita superior, de energía E 2 , a otra inferior, de energía E 1 , la energía liberada se emite en forma de radiación. E 2 - E 1 = nh ν . Postulados 16

17. Modelo Atómico de Bohr (1913) Momento angular   17

18. Cuando giran no emiten ni absorben energía, es decir se ubican en estados estacionarios o de energía cuantizada (por eso no se precipitan sobre el núcleo). Estado fundamental o basal para n=1 . Cuando pasa a un nivel n= 2,3… se llama estado excitado y tiene mayor energía que el estado fundamental. Cuando un electrón absorbe energía, salta de un nivel de menor energía a otro de mayor energía, emitiendo un espectro de absorción. Cuando un electrón salta de un nivel de mayor a otro de menor energía emite un fotón detectado a través de un espectro de emisión. Modelo Atómico de Bohr (1913) Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas permitidas. 18

19. Para desarrollar su modelo Bohr se apoyó en: El modelo planetario diseñado por Rutherford. La teoría cuántica de la radiación de Max Planck. La interpretación del efecto fotoeléctrico dada por Albert Einstein. Modelo Atómico de Bohr (1913)           19

20.   Modelo Atómico de Bohr (1913)   Reorganizar términos y dejar todo en función de E Elevar ambas ecuaciones al cuadrado         Con n = 1,2,3,4… 20

21.   m= masa del electrón = 9.1095x 10 -31 kg k= constante Coulombica = 8.98755x 10 9 Jm /C 2 e= carga del electrón = 1.6022x 10 -19 C h= constante de Planck = 6.6262x 10 -34 Js Modelo Atómico de Bohr (1913)             Cuando n=1 y Z= 1 se llama radio de Bohr   21

22.   =   Modelo Atómico de Bohr (1913)                   22

23.   Modelo Atómico de Bohr (1913)                 23

24. Modelo Atómico de Bohr (1913) Energía de ionización     Corresponde llevar al electrón desde un nivel n i hasta el α   Para el átomo de H donde n i = 1       24

25. Modelo Atómico de Bohr (1913)       25

26. Modelo Atómico de Bohr (1913) Para átomos hidrogenoides: átomos con un solo electrón : H, He + , Li 2+ , Be 3+ B 4+ , C 5+ , N 6 +, O 7+ etc. ES UN MODELO NO RELATIVISTA EJERCICIOS Determine el cambio en la energía, frecuencia y la longitud de onda de la luz emitida en una transición electrónica de n i = 5 a n f = 3 en un ion Be 3+ . A que región del espectro pertenece esta radiación ? Qué transición electrónica del átomo de hidrogeno, que termina en la órbita n =3, produce luz de 1090 nm de longitud de onda? 26

27. Concepto de masa reducida M Centro de masa   M = masa protónica= Ze = masa atómica( uma ) del elemento x masa del protón M = masa atómica( uma ) del elemento x 1.67262x10 -27 kg m = masa del electron = 9.10953x10 -31 kg     e   27

28. Concepto de masa reducida 28

29. Concepto de masa reducida Problema: Un isotopo del estaño emite radiación electromagnética con una longitud de onda de 437.410222 pm cuando sufre una transición desde n i =6 a n f =3 ¿Cuál es la masa en u.m.a . de este isotopo del estaño ? Nota: trabajar con todas las cifras decimales. 29

30. Modelo Atómico de Bohr (1913) 30

31. 1) Los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas circulares. 2) Las fuerzas coulómbicas de atracción entre el electrón y el núcleo mantienen al átomo unido. 3) Cada órbita estable en un átomo es un estado estacionario discreto. Un electrón en un estado estacionario está asociado con una energía fija, aun cuando se mantiene en órbita alrededor del núcleo. Mientras que el electrón se encuentre en un estado estacionario, no irradia ninguna energía. Introduce niveles de energía. 4) Sólo son permitidas aquellas órbitas en las cuales el momento angular del electrón en órbita sea un múltiplo entero de h en donde h es la constante de Planck. En otras palabras, el momento angular del electrón en el átomo está cuantizado. 5) Cuando un electrón salta de un estado estacionario que posee una energía E1 a otro estado estacionario que posee una energía E2, se emite o se absorbe un cuanto de radiación, lo cual depende de si el segundo estado se encuentra a mayor o a menor energía que el primero. Si es de menor energía se emite y si es de mayor se absorbe 6) Para todas las demás consideraciones, el sistema obedece a las leyes de la mecánica y electrostática clásica. Postulados teoría de Bohr Se le considera el precursor del modelo Mecano-Cuántico actual. 31

32. El modelo se aplica sólo para átomos hidrógenoides . Fracasa totalmente en dar una explicación cuantitativa para los espectros de los átomos que poseen más de un electrón. Es un modelo no relativista No permite calcular las intensidades de las líneas espectrales. No proporciona una base de la clasificación periódica de los elementos, o de la periodicidad en las propiedades de los elementos. No puede explicar el espectro fino del hidrógeno. En la mayor parte de los casos, lo que fue considerado por Bohr como una línea sencilla ha mostrado ser, a medida que se crearon instrumentos más perfectos, un cúmulo de líneas muy cercanas entre sí. Esto indica que, para cada órbita, existen en los átomos varios niveles energéticos muy cercanos entre sí. Limitaciones Modelo Atómico de Bohr 32

33. Bibliografía Química General. Ralph H. Petrucci, F Geoffrey Herring , Jeffry D. Madura, Carey Bissonnette . Décima Edición. Pearson Prentice Hall. 2008. D. Cruz, J. Chamizo, A. Garritz . Estructura Atómica. Un Enfoque Químico Addison-Wesley Iberoamericana, 1987 33