1. INSTITUCIÓN EDUCATIVA “JULIO CÉSAR GARCIA” ÁREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL PROFESOR: EDUARDO JAIME VANEGAS LONDOÑO ESPECTROSCOPÍA MÉTODOS PARA IDENTIFICAR ELEMENTOS Y COMPUESTOS

2. Método de identificación de elementos y compuestos Una sustancia sometida a condiciones que incrementen su energía, después de cierto tiempo, regresa a su condición inicial, emitiendo esta energía en forma de radiación. ESPECTROSCOPÍA : Al pasar un rayo de luz a través de un prisma de vidrio, la luz se descompone y se observa su espectro

4. PRIMER ESPECTRÓMETRO. Wallaston 1802 ESPECTRO SOLAR

5. Estudio de las líneas del espectro solar: Forman parte de la naturaleza del espectro. 8 en el espectro visible. A,B....H Espectro de la llama del reverbero de alcohol: donde aparece la doble línea D, aparece una doble línea amarilla. - No vió relación de elementos. Fraunhofer 1814:

7. Espectro de emisión: radiación emitida directamente por los átomos de la sustancia excitada . Las líneas de color corresponden a longitudes de onda que emite la sustancia. Espectro discreto

8. Espectro de absorción : Se ilumina la muestra con radiación de amplio espectro . Se absorbe parte, (líneas negras) y parte pasa la muestra ( zonas de color )

9. Algunos espectros ESPECTROS Sodio

12. Series espectrales del átomo de hidrógeno 1883: A medida que  se hace menor, la intensidad de la línea disminuye y las líneas se acercan: serie espectral. Para el hidrógeno: 14 líneas 1885- Balmer: fórmula empírica

13. Rydberg 1890 Líneas que se desdoblan: dobletes, tripletes, etc.. Si n1 = 1; n2 = 2, 3, 4, 5, ... Serie Lyman Si n1 = 2; n2 = 3, 4, 5, 6, ... Serie Balmer Si n1 = 3; n2 = 4, 5, 6, 7, ... Serie Paschen Si n1 = 4; n2 = 5, 6, 7, 8, ... Serie Bracket Si n1 = 5; n2 = 6, 7, 8, 9, ... Serie Pfund .

14. Modelos atómicos Griegos - 500 a.c. Átomos: unidad fundamental e indivisible. No hay evidencia experimental. Boyle - Siglo XVII- Elemento químico. Berzelius - Finales XV I II. Ley empírica de proporciones definidas en combinciones químicas

16. Faraday – 1833 Partículas con carga eléctrica. Unidad de carga eléctrica asociada al átomo. 1859. Carga eléctrica negativa: Rayos catódicos. Thompson - 1897- Relación carga-masa del electrón 1/1836 masa del átomo de hidrógeno . Electrones : parte constitutiva de los átomos. Otros avances:

17. - 1898-1899: Atomos de un mismo elemento pueden tener masas diferentes, sin que cambi en sus propiedades químicas: ISOTOPOS . P. Ej: Neón: 21, 22 y 23 - 1896 Elementos pesados liberan espontáneamente partículas de tres clases:  (+) (Nucleos de helio ),  (-)  (fotones muy energéticos) transformandose en otros: RADIOCTIVIDAD NO MAS ATOMOS INDESTRUCTIBLES

20. Thompson : Campo eléctrico débil: desviación mínima thompson Experimento : pocas desviaciones grandes y 1 en 10 4 desviación de 180 0 simulacion Dispersión de partículas  (He ++ ) Geiger Mardsden (1911)

24. MODELO DE BOHR – 1913 HIPOTESIS: Los electrones en un átomo, giran alrededor del núcleo en órbitas circulares de radio bien definido. El momento angular de los electrones está cuantizado. Solo puede tomar ciertos valores. L=mvr = nh/2  Un electrón que permanece en su órbita, ni emite ni absorbe energía. Si cambia de órbita, emite o absorbe fotones de energía h  =  Em - En 

25. DEDUCCION DE RADIOS Y ENERGIAS DE LOS ESTADOS ESTACIONARIOS l=mvr = nh/2  n=1,2,3… r P=mv

26. Ecuacion de fuerzas Despejando v POR POSTULADO DE BOHR entonces

27. Igualando las dos expresiones para v 2 Y despejando r, Llamamos a o = Radio de Bohr Y por tanto

28. 1 Orbitas de estados estacionarios modelo 1 16 9 25 4

29. Energia asociada a c ada estado estacionario: Remplazando r

30. Niveles de energía del átomo de hidrogeno

31. El modelo de Bohr y las series espectrales Consideremos una transicion entre dos orbitas r n y r m con enrgias En y Em coincide con la expresion de Rydberg

32. Cada linea del espectro corresponde a la emision de un foton debida a una transicion de un electron entre dos niveles atomicos transiciones desde (o hasta) un mismo nivel constituyen una serie.

34. EXPERIMENTO DE FRANCK-HERTZ (1914) Verificacion experimental de estados estacionarios - Si existen, los atomos solo se excitan cuando se les suministre energia igual a la diferencia energetica entre dos niveles atomicos. Caracteristicas: * Gas de átomos de Hg a baja presión. * Electrones acelerados que chocan con el Hg.

35. * Si los e - incidentes tienen la energia para excitar el atomo, al chocar con el, ceden parte de su energia a los electrones atomicos que ‘suben’ de nivel (colision inelastica) * En caso contrario, colision elastica sin perdida de energia * Entre anodo y catodo: - Vr

36. Los e - que lleguen a la rejilla con K menor que eVr no podrán alcanzar el ánodo y regresarán a la rejilla. Estos electrones no contribuirán a la corriente Ic . Durante el viaje, del catodo al anodo, los e - chocan con los átomos de vapor de mercurio y pueden perder energía. Los e - que lleguen a la rejilla con una K de eVr o mayor impactarán en el ánodo pro-duciendo una corriente Ic .

37. La Ic presenta varios picos espaciados 4.9 eV. El primer valle, corresponde a los e - que han perdido toda su K después de una colisión inelástica con un átomo de Hg. El segundo valle, corresponde a e - que han experimentado dos colisiones inelásticas consecutivas con átomos de Hg , y así sucesivamente.

38. Cuando un e- realiza una colisión inelástica con un átomo de Hg, lo deja en un estado excitado, volviendo al estado normal al emitir un fotón de λ = 2536 A y E=h ν =hc/ λ = 4.9 eV. Esta radiación se observa durante el paso del haz de e - a través del vapor de Hg La energía del fotón es igual a la diferencia entre dos niveles de energía E 2 y E 1 del átomo de mercurio

39. Principio de Correspondencia de Bohr Las predicciones que hace la teor ía cuántica para el comportamiento de un sistema físico, deben corresponder a las predicciones de la física clásica para valores grandes de los números cuánticos. Ejemplo: radiación emitida por un electrón en la óribita Clásicamente: radiación de frecuencia igual a la de la orbita. Como ν = v/r n , re- emplazando v y r n , tenemos:

40. Cuánticamente: radiación de energía igual a la diferencia de energía entre dos estados consecutivos y frecuencia ν = Δ E/h Si n es grande 2n+1 ~ 2n