El documento resume la historia de los modelos atómicos desde Dalton hasta Rutherford, incluyendo los descubrimientos clave. También describe tres hechos experimentales relacionados con la radiación de cuerpos negros, el efecto fotoeléctrico y los espectros atómicos que no podían explicarse con la física clásica. Max Planck y Albert Einstein propusieron explicaciones cuánticas para la radiación de cuerpos negros y el efecto fotoeléctrico que involucraban la cuantización de la energía electromagnética

1. Tema 1
ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA
Historia de los modelos atómicos
Antecedentes de la teoría cuántica

2. Historia de los modelos atómicos
Modelo de Dalton (1808)
Átomo indivisible
Modelo de Rutherford (1911)
Núcleo formado de protones y los
electrones girando en la corteza
Descubrimientos:
• La naturaleza eléctrica de la
materia
• Radiactividad
• Descubrimiento del electrón
Modelo de Thomson (1904)
Esfera de masa con carga
positiva y los electrones
incrustados en ella
Experimento
de Rutherford

3. ANTECEDENTES DE LA TEORÍA CUÁNTICA
La radiación emitida por un cuerpo negro
A principios del siglo XX se conocían tres hechos
experimentales que no podían ser explicados a la luz de la
física clásica:
La radiación emitida por un cuerpo negro
El efecto fotoeléctrico
Los espectros atómicos
CUERPO NEGRO
Un cuerpo negro se puede sustituir con
gran aproximación por una cavidad con
una pequeña abertura. La energía
radiante incidente a través de la abertura,
es absorbida por las paredes en múltiples
reflexiones y solamente una mínima
proporción escapa (se refleja) a través de
la abertura. Podemos por tanto decir, que
toda la energía incidente es absorbida.

4. ANTECEDENTES DE LA TEORÍA CUÁNTICA
La radiación emitida por un cuerpo negro
Max Planck sugirió en 1900 que:
La radiación de un cuerpo negro está
en equilibrio con los átomos de las
paredes que se comportan como
osciladores armónicos de frecuencia
dada ν .
Cada oscilador puede absorber o
emitir energía de la radiación en una
cantidad proporcional a su frecuencia.
Cuando un oscilador absorbe o emite
radiación electromagnética, su energía
aumenta o disminuye en una cantidad
hν.
La segunda hipótesis de Planck,
establece que la energía de los
osciladores está cuantizada. La energía
de un oscilador de frecuencia ν sólo
puede tener ciertos valores que son:
0, h ν , 2h ν ,3h ν ....nhν.
‫ߥ݄ = ܧ‬
Ecuación de Planck

5. ANTECEDENTES DE LA TEORÍA CUÁNTICA
Efecto fotoeléctrico
hν0
El proceso por el cual se liberan
electrones de un material por la
acción de la radiación se
denomina efecto fotoeléctrico o
emisión fotoeléctrica.
Sus características esenciales son:
Para cada sustancia hay una
frecuencia mínima o umbral de la
radiación electromagnética por
debajo de la cual no se producen
fotoelectrones por más intensa
que sea la radiación.
La
velocidad
de
los
fotoelectrones emitidos depende
de la frecuencia de la radiación
incidente y no de su intensidad,
de esta depende el nº de
fotoelectrones emitidos

6. ANTECEDENTES DE LA TEORÍA CUÁNTICA
Efecto fotoeléctrico
Einstein propuso en 1905 que la luz
está constituida por una serie de
partículas
elementales,
denominadas
fotones,
cuya
energía viene determinada por la
ecuación de Planck.
Cuando un fotón interacciona
con un electrón podrá liberarse de
la interacción con el núcleo, si la
energía del fotón es igual a la
energía necesaria para liberarse,
esta energía es la denominada
trabajo de extracción y la
frecuencia que le corresponde es
la frecuencia umbral.
‫ܧ‬଴ = ݄ߥ଴
‫ܧ = ܧ‬଴ + ‫ܧ‬௖
1
݄ߥ = ݄ߥ଴ + ݉‫ ݒ‬ଶ
2

7. ANTECEDENTES DE LA TEORÍA CUÁNTICA
Espectros atómicos
• El Espectro Electromagnético es un conjunto de ondas que van
desde las ondas con mayor longitud y menor energía como "Las
ondas de radio“, hasta los que tienen menor longitud y mayor
energía como los "Los rayos Gamma".

8. ANTECEDENTES DE LA TEORÍA CUÁNTICA
Espectros atómicos
• Cuando un elemento en fase gaseosa se calienta o se le somete a una
descarga eléctrica (se le “excita”) emite radiación electromagnética. Si esa
luz emitida se hace pasar por un prisma, se descompone en radiación
luminosa de diferentes colores que pueden recogerse en una pantalla en
forma de rayas luminosas de distinta intensidad y grosor.
• Al conjunto de rayas se le denomina
espectro de emisión de dicho
elemento.
• Cada elemento tiene sus propios
espectros de emisión y absorción
• Cada línea corresponde a una
longitud de onda determinada
Espectro de emisión

9. ANTECEDENTES DE LA TEORÍA CUÁNTICA
Espectros atómicos
• Johann Jacob Balmer, logró establecer, en 1885 y de manera
totalmente empírica, una simple relación numérica, que
ligaba las longitudes de onda de las rayas espectrales del
átomo de hidrógeno.
1
1
1
=ܴ
− ଶ
ߣ
2ଶ ݊
R constante de Rydberg de valor 109. 677,7 cm-1
A medida que se realizaron
espectros se observó que las
rayas espectrales aparecían
en grupos o series repartidos
por las distintas zonas del
espectro. Y la ecuación de
Balmer toma la forma.
1
1
1
=ܴ
− ଶ
ଶ
ߣ
݊ଵ ݊ଶ
‫݊ ݋݀݊݁݅ݏ‬ଵ < ݊ଶ
Cada serie de
rayas recibe el
nombre de su
descubridor.