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Estructura de la materia
- 1. ESTRUCTURA DE LA MATERIA Raquelmariaperez
- 2. ESTRUCTURA DE LA MATERIA Modelos atómicos Raquelmariaperez
- 4. DEMÓCRITO 460 a. C.-370 a. C. La materia está formada por átomos (del griego ἄτομον 'sin partes, indivisible') No es un modelo científico No fue tomado en consideración Teoría atomista La materia es discontinua Raquelmariaperez
- 5. ARISTÓTELES 384 a. C.-322 a. C. 4 elementos: tierra, aire, agua y fuego. No es un modelo científico Fue tomado en consideración durante 20 siglos 5º elemento: éter o quintaesencia Raquelmariaperez
- 7. MODELO ATÓMICO DE DALTON 1803 La materia está formada por átomos Los átomos son indivisibles. La materia es discontinua Es el primer modelo científico Raquelmariaperez
- 10. THOMSON Rayos catódicos Hacen girar una rueda de palas tienen masa Se desvían con imanes hacia la placa positiva tienen carga negativa Rayos luminosos que “salen” del cátodo (polo -): rayos catódicos Experimentos con tubos de descarga: gas encerrado en un tubo previamente vacío y sometido a una diferencia de potencial eléctrico. Los rayos catódicos son los electrones Los átomos no son indivisibles Raquelmariaperez
- 11. MODELO ATÓMICO DE THOMSON 1904 Masa con carga + con e- incrustados (pastel de pasas) Raquelmariaperez
- 12. Tubos de descarga de gases Descubrimiento de los e- Raquelmariaperez
- 15. RUTHERFORD Experimento La mayoría atraviesan sin desviarse (lo esperado). Algunas se desvían Hay algo con carga + Unas pocas rebotan Hay algo con mucha masa Resultados esperados + Resultados obtenidos Raquelmariaperez
- 16. MODELO ATÓMICO RUTHERFORD 1911 (Neutrones n0) Núcleo Protones p+ Órbitas circulares Corteza: electrones e- + 10-14 m 10-10 m Chadwick. 1932 Raquelmariaperez
- 17. Raquelmariaperez
- 18. PARTÍCULAS SUBATÓMICAS Carga y masa Raquelmariaperez
- 19. Tubos de descarga de gases Descubrimiento de los e- Experimento lámina de oro Algunas partículas a rebotan Raquelmariaperez
- 20. MODELO ATÓMICO RUTHERFORD Fallos Usa leyes “macroscópicas”: física clásica. Una carga en movimiento emite energía de forma continua El electrón debería caer sobre el núcleo Una carga en movimiento emite energía de forma continua Los espectros de emisión deberían ser continuos… y no lo son. Raquelmariaperez
- 21. ESPECTROS ATÓMICOS Ondas electromagnéticas Longitud de onda (l): Distancia entre dos puntos consecutivos en fase Frecuencia (f o n): Número de oscilaciones en 1 s (Hz) Raquelmariaperez
- 22. Espectro electromagnético: conjunto de ondas electromagnéticas ordenadas según su frecuencia y/o su longitud de onda Luz visible: l entre 380 y 760 nm ESPECTROS ATÓMICOS Ondas electromagnéticas Raquelmariaperez
- 23. ESPECTROS ATÓMICOS Luz blanca. Espectro continuo. Espectro continuo todas las ondas Todos los colores Descomposición Raquelmariaperez
- 24. Espectro discontinuo solo algunas ondas rayas de colores ESPECTROS ATÓMICOS Espectros de emisión Los átomos absorben y después emiten radiación electromagnética, solo algunas frecuencias características de cada elemento químico. Raquelmariaperez
- 25. ESPECTROS ATÓMICOS Algunos ejemplos de espectros de emisión Raquelmariaperez
- 27. ESPECTROS ATÓMICOS Llamas de colores Raquelmariaperez
- 28. ESPECTROS ATÓMICOS Llamas de colores. Aplicaciones. Raquelmariaperez
- 29. ESPECTROS ATÓMICOS Llamas de colores. Aplicaciones. https://pbs.twimg.com/media/CMzbcYeWcAI-aRM.jpg:large Raquelmariaperez
- 30. ESPECTROS ATÓMICOS ¿Por qué se producen? Raquelmariaperez
- 31. ESPECTROS ATÓMICOS Fórmula de Balmer 1885 Rydberg completa el estudio a todo el espectro. Balmer encuentra una lógica a las líneas del espectro visible del H R (constante de Rydberg) = 10 973732 m-1 n y m: números enteros, m>n, sin significado En rayas del espectro visible (Balmer) n=2 Raquelmariaperez
- 32. TEORÍA DE PLANCK Mecánica cuántica ¿Cuantizado? Valores múltiplos del mínimo Solo son posibles ciertos valores Valor mínimo, indivisible. Los cambios no son continuos, son discretos Raquelmariaperez
- 33. TEORÍA DE PLANCK 1900 La energía de la radiación electromagnética está cuantizada: cuantos La radiación electromagnética se emite en forma de pequeñas cantidades elementales: fotones. E: energía de un fotón de una radiación electromagnética de frecuencia n Ecuación de Planck: h (constante de Planck) = 6,626·10-34 J·s Física clásica vs Física cuántica Mundo macroscópico vs Mundo atómico Raquelmariaperez
- 35. MODELO ATÓMICO DE BOHR 1913 1º Postulado: Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas estacionarias (sin emitir energía). 2º Postulado: Sólo son posibles las órbitas en las que el momento angular del electrón es múltiplo de h/2p: n = 1, 2, 3, 4… número cuántico 3º Postulado: Los electrones pueden pasar de una órbita a otra absorbiendo o emitiendo energía en forma de radiación electromagnética. Raquelmariaperez
- 36. MODELO ATÓMICO DE BOHR Cálculos Energía del electrón Raquelmariaperez
- 37. MODELO ATÓMICO DE BOHR Cálculos Diferencia de energía asociada al cambio de órbita ¡Fórmula de Balmer! Raquelmariaperez
- 38. MODELO ATÓMICO DE BOHR Series espectrales Raquelmariaperez
- 39. Tubos de descarga de gases Descubrimiento de los e- Experimento lámina de oro Algunas partículas a rebotan Planck: mecánica cuántica Espectros atómicos Raquelmariaperez
- 40. MODELO ATÓMICO DE BOHR Valoración Permite realizar cálculos Deducción teórica de la fórmula de Balmer Ruptura mundo macroscópico (continuo) mundo atómico (cuantizado) Explica espectros Resultados satisfactorios sólo átomo de H Avances técnicas espectroscopía: más rayas. Espectros con campos magnéticos y eléctricos: más rayas Mezcla física clásica y física cuántica Aciertos Fallos Raquelmariaperez
- 42. Bohr órbita circular 1 radio 1 nº cuántico 1 nivel energético 1 raya espectro Sommerfeld órbita elíptica 2 radios 2 nº cuánticos Varios niveles: subniveles varias rayas espectro MOD ATÓMICO BOHR-SOMMERFELD 1916 Raquelmariaperez
- 43. MOD. ATÓMICO BOHR-SOMMERFELD Subniveles de energía Seguían sin explicarse todas las líneas de los espectros… Raquelmariaperez
- 44. NATURALEZA DE LA LUZ Dualidad onda-corpúsculo La luz es una onda: difracción, interferencias… La luz es un conjunto de partículas (corpúsculos): Planck (fotones), Einstein (efecto fotoeléctrico)... Los científicos aceptaron que la luz tiene una doble naturaleza: ondulatoria y corpuscular. Célula fotoeléctrica Raquelmariaperez
- 45. HIPÓTESIS DE LOUIS DE BROGLIE 1924 Dualidad onda-corpúsculo a toda la materia Raquelmariaperez
- 46. HIPÓTESIS DE LOUIS DE BROGLIE Consecuencias El e- se mueve alrededor del núcleo como una onda En la onda circular tiene que haber un número entero de l: L = n l 2pr = nl Sólo son posibles ciertas órbitas: cuantización Raquelmariaperez
- 47. HIPÓTESIS DE LOUIS DE BROGLIE Consecuencias Ecuación de de Broglie Reordenando: ¡2º postulado de Bohr! 1927 difracción de un haz de e- La luz se desvía ante campos gravitatorios intensos La luz no sale de los agujeros negros Raquelmariaperez
- 48. PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG 1925 Es imposible medir simultáneamente y con precisión absoluta, el valor de dos magnitudes relacionadas. En el caso del e- es imposible medir simultáneamente y con precisión absoluta, su posición y su velocidad Los errores de medida nunca son 0 Raquelmariaperez
- 49. PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE Consecuencias El hecho de medir altera la medida Nunca podremos conocer con exactitud la posición del e- Ya no se puede hablar de órbitas de los e-. Hay que estudiar la posición de los e- con probabilidad Raquelmariaperez
- 51. Modelo Mecanocuántico Utiliza la mecánica cuántica Ondulatorio Describe al e- como una onda que vibra alrededor del núcleo (de Broglie) Probabilístico Estudia la posición, energía, velocidad, etc. del e- en términos de probabilidad (Heisenberg) MODELO ATÓMICO SCHRÖDINGER 1926 Raquelmariaperez
- 52. MODELO ATÓMICO SCHRÖDINGER Orbitales : función de onda = orbital atómico (analogía con órbita) : función matemática que describe el movimiento del e- como una onda Nube electrónica Ecuación de onda: Ecuación diferencial cuya incógnita es Raquelmariaperez
- 53. Tubos de descarga de gases Descubrimiento de los e- Experimento lámina de oro Algunas partículas a rebotan Planck: mecánica cuántica Espectros atómicos de Broglie: movimiento ondulatorio de e- Heisenberg: imposible conocer posición e- Probabilidad Raquelmariaperez
- 54. MODELO ATÓMICO SCHRÖDINGER Comparación con modelo de Bohr Bohr posición concreta Órbita 1 número cuántico Schrödinger zona de probabilidad Orbital 3 números cuánticos Radios órbitas de Bohr = Zona de máxima probabilidad de Schrödinger Resultados satisfactorios sólo átomo de H e iones hidrogenoides (He+, Li2+) Raquelmariaperez
- 55. Al resolver la ecuación de Schrödinger sólo son permitidas ciertas funciones de onda u orbitales. Los orbitales permitidos dependen de 3 números cuánticos: n, l y m n define el nivel energético n y l definen el subnivel energético n, l y m definen el orbital atómico Dirac (1929) incorporó la teoría de la relatividad. 4º número cuántico: s ¡Explicadas todas las rayas de los espectros! MODELO ATÓMICO SCHRÖDINGER Números cuánticos Raquelmariaperez
- 56. NÚMEROS CUÁNTICOS Símbolo, nombre, valores y significado • Número cuántico principal • n = 1, 2, 3, 4… • Determina el tamaño del orbital y parte de la energía n • Número cuántico secundario o azimutal • l = 0, 1, 2… (n-1) • Determina la forma del orbital y parte de la energía l • número cuántico magnético • m = -l … 0 … +l • Determina la orientación del orbital y la energía con campos magnéticos m • número cuántico de spin • s = +1/2 y -1/2 • Determina el sentido de giro del e- sobre sí mismo s Raquelmariaperez
- 57. Nombres que dieron los espectroscopistas a las líneas espectrales: • sharp: líneas nítidas pero de poca intensidad • principal: líneas intensas • difuse: líneas difusas • fundamental: líneas frecuentes en muchos espectros NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO Notación característica l = 0: orbital s l = 1: orbital p l = 2: orbital d l = 3: orbital f Raquelmariaperez
- 58. ORBITALES ATÓMICOS Representación Diagramas de densidad de puntos Probabilidad 99% Raquelmariaperez
- 59. ORBITALES ATÓMICOS Formas (pág 23) Raquelmariaperez
- 60. ORBITALES ATÓMICOS Formas (pág 23) Raquelmariaperez
- 61. ORBITALES ATÓMICOS Sus números cuánticos n l m orbital 1 0 2 0 1 3 0 1 2 0 0 -1, 0, +1 0 -1, 0, +1 -2, -1, 0, +1, +2 1s 2s 3s 2px, 2py, 2pz 3px, 3py, 3pz 3dx2-y2, 3dz2, 3dx-y, 3dx-z, 3dy-z Raquelmariaperez
- 62. Conferencia Solvay 1927 La mayor concentración de genios de la historia Raquelmariaperez
- 63. Conferencia Solvay 1927 29 asistentes. 17 premios Nobel Raquelmariaperez
- 64. NÚMEROS CUÁNTICOS Ejercicios Pág. 37 y 38 77. Justifica si es posible o no que existan en un átomo electrones con los siguientes números cuánticos: a) (2, -1, 1, ½) b) (2, 1, -1, ½) c) (3, 1, 2, ½) d) (1, 1, 0, -½) 82. Indica los posibles valores de los tres primeros números cuánticos correspondientes a los orbitales 2p y 4d. 92. Contesta a estas preguntas a) ¿En qué se parecen los orbitales 1s y 2s de un átomo? b) ¿En qué difieren los orbitales del apartado anterior? Raquelmariaperez
- 65. ¿DE QUÉ ESTÁ HECHA LA MATERIA? Raquelmariaperez
- 66. ¿DE QUÉ ESTÁ HECHA LA MATERIA? Raquelmariaperez