Este documento resume la teoría cuántica y la estructura atómica. Explica que los átomos están compuestos por un núcleo central de protones y neutrones rodeado por electrones. Las partículas subatómicas incluyen protones, neutrones y electrones. También describe experimentos históricos como los rayos catódicos y anódicos que ayudaron a establecer la naturaleza dual onda-partícula de la luz y los electrones, lo que llevó al desarrollo de la teoría cuá

1. Teoría cuántica y estructura atómica
El átomo ysus partículassubatómicas
El átomo ysuspartículas subatómicas.- el átomoesla partículamas pequeña de unelemento
químico.Conel desarrollode lafísicanuclearen el sigloXXse comprobóque el átomopuede
subdividirse enpartículasmáspequeñas.
Estructura
El átomose compone de unnúcleode carga positivaformadoporprotonesyneutrones,son
conocidoscomonucleones, alrededordel cual se encuentraunanube de electronesde carga
negativa.
Partículassubatómicas
Es una partícula más pequeñaque el átomo,yexistentrespartículasdentrode un átomo ; como
son el protón,neutrónyelectrón. A continuaciónexplicaremos cadaunade estaspartículas:
El Protón
Es una partícula subatómicaconcarga eléctrica positivaalgunasteoríaspredicenque el protón
puede desintegrarse
El protóny el neutrón,enconjunto,se conocencomo nucleones,yaque conformanel núcleode
losátomos.Límite inferiorensuvidamediade unos1035 años
Los protonesse componende dosquarksarriba y unquark abajo.
El Neutrón
Es una partícula sincarga eléctrica. Fueradel núcleoatómicoesinestable ytiene unavidamedia
de unos 15 minutosEl neutrónesnecesarioparalaestabilidadde casi todoslosnúcleosatómicos
la únicaexcepciónesel hidrógeno
Un neutrónesun bariónneutroformadopor dosquarksabajo y unquark arriba
El Electrón
En el átomo loselectrones rodean elnúcleo .Los electronestienenunamasapequeñarespectoal
protón,y su movimientogeneracorriente eléctrica
Estas partículasdefinenlasatraccionesconotrosátomos.
RAYOSCATODICOS YANODICOS
Los rayos catódicos.-soncorrientesde electronesobservadosentubosde vacío,esdecirlostubosde
cristal que se equipanporlo menoscondos electrodos,uncátodo(electrodonegativo)yunánodo

2. (electrodopositivo) enunaconfiguracióndiodo.Cuandose calientael cátodo,emite unacierta
radiaciónque viajahaciael ánodo.Si lasparedesinternasde vidriodetrásdel ánodoestán
cubiertasconun material fluorescente,brillanintensamente.Unacapa de metal colocadaentre
loselectrodosproyectaunasombraenla capa fluorescente.Estosignificaque lacausade la
emisiónde luzsonlosrayosemitidosporel cátodoal golpearla capa fluorescente.
Los rayos viajanhaciael ánodoen línearecta,y continúanmásallá de él durante unacierta
distancia.
Los rayos anódicos,tambiénconocidosconel nombre de canalesopositivos,sonhacesde rayos
positivosconstruidosporcationesatómicosomolecularesque se desplazanhaciael electrodo
negativoenuntubode Crookes.
LA RADIACTIVIDADO RADIOACTIVIDAD
La radiactividad esunfenómenoquímico-físicoporel cual algunoscuerposo elementos
químicos,llamadosradiactivos,emiten radiaciones que tiendenaionizargases,suelenproducir
fluorescencia,atravesarcuerposopacosala luzordinaria,Debido asu capacidad,se lesdenomina
radiacionesionizantes .Lasradiacionesemitidaspuedenserelectromagnéticasenformade rayos
X o de rayos gamma,corpusculares,como núcleosde helio,electronesopositrones,los protones
esun fenómenoenlosnúcleosde ciertoselementos,inestablessoncapacesde transformarse,o
decaer,espontáneamente,ennúcleosatómicosde otroselementosmás estables.Laradiactividad
ionizael medioque atraviesa,Enlasdesintegracionesradiactivasse puedentenervariostiposde
radiación:alfa,beta,gammay neutrones.
La radiactividadde los isótopos que son"inestables", estánenunestadoexcitado encapas
electrónicasonucleares,y paraalcanzar su estadofundamental,debenperderenergía
electromagnéticasoenemisionesde partículasconunadeterminada energíacinética.los
electrones sonemitiendoporrayosX.los nucleones porrayosgammaisótopo(al emitirdesdeel
núcleoelectrones,positrones,neutrones,protones opartículasmáspesadas),unisótopopesado
puede terminarconvirtiéndose másligero,comolofue el uranioque,conel transcurrirde los
siglos,Laradiactividadse aprovechaparala obtenciónde energíanuclear,se usaen medicina
(radioterapiayradiodiagnóstico).

3. BASEEXPERIMENTALDELA TEORÍACUANTICA
NúmeroAtómico.- Númerode electronesque esigual asunúmerode protonesdel elemento.
Númerode Masa.- Es lasuma de protonesy neutronesque contiene el núcleo.
Isótopo.- Esel elementoque tiene igualnúmeroatómicoque otrocondistintonúmerode
neutrones yporlo tantodiferente númerode masa.
Masa Atómica.- Esla sumapromediode losisótoposque existenenlanaturalezacomparadocon
el carbono 12 (C¹²).Esla sumapromediode losisótopos.
Masa Formula.- Esla sumade la masa atómicade todoslosátomospresentesenlaformula.
Masa Molecular.- Lasuma de lasmasas atómicasde todoslos átomosque formanuna moléculay
se expresaenU. M. A..
Negrode Carbonoó Negrode Humo.- productodel carbonoderivadodel petróleoyse asemejaa
loque es el cuerpo negro.Ejemplo:Lasllantasde loscarros.
CARACTERÍSTICASDEL ATOMO
Son las unidades máspequeñasde unelementoquímico.Lapalabra“átomo” se empleabapara
referirse alaparte de materiamás pequeñaque podíaconcebirse.Esa“partículafundamental”,
se considerabaindestructible.De hecho,átomosignificaengriego“nodivisible”.Losquímicosse
dieroncuentamuyprontode que todos loslíquidos,gasesysólidosse puedendescomponeren
sus constituyentesúltimos,oelementos.La curiosidad acercadel tamañoy masa del átomoatrajo
a cientosde científicosdurante unlargoperiodoenel que lafaltade instrumentosytécnicas
apropiadasimpidióobtenerrespuestassatisfactorias.Posteriormente se diseñaronnumerosos
experimentosingeniososparadeterminarel tamañoymasade losdiferentesátomos.El átomo
más ligero,esel de hidrógeno,tieneundiámetrode aproximadamente 10-10m

4. (0,0000000001 m) y unamasa alrededorde 1,7 × 10-27 kg. Un átomo estan pequeñoque unasola
gota de agua contiene más de mil trillonesde átomos.
BASE EXPERIMENTAL DE LA TEORÍACUÁNTICA APLICADAA LA ESTRUCTURAATÓMICA
¿Cómopuedenencontrarse loselectronesenlosátomosde formaque absorbany emitanenergía
como cuantos?.Para resolverestapregunta,Bohrsugirióque loselectronesdebenhallarseen
órbitasde ciertotamaño,moviéndose aciertavelocidad.Entonces,loselectronesdebentener
ciertaenergía.Si el electrónabsorbe energía,se moveráenun orbital de mayorenergía ymás
alejadadel núcleo.Si pierdeenergía,el electrónse moveráenotraórbitamás cercana al núcleo.
La teoríacuántica indujolaideade que loselectronesenlasorbitas,tienenunacantidadde
energía(se dice que loselectronesse encuentranenciertosnivelesde energía).Bohraplico estas
ideasal átomo de hidrógenoycalculomatemáticamente cual serialafrecuenciade laradiación
emitidaporel hidrógeno,desafortunadamente,esateoríanofuncionotambiénconelementos
cuyosátomos sonmás complejosque losdel hidrógeno.Comoresultadodeltrabajoteóricoy
experimental,se hallegadoadesarrollarunarepresentaciónde laestructuraatómica,que explica
enforma satisfactorialosfenómenosquímicos.Másque describiral electróncomosi se
encontrase enunorbital perfectamente definido, lanuevateoría cuántica sugiere que existenen
regionesque se conocencomocapas.Cada capa tiene lacapacidadpara conteneramas de un
electrón,auncuandoexiste unlimitesuperior,dependiendode lacapaque sé este considerando.
A diferenciade laorbita,unacapa tiene unaubicaciónmenosdefinidaalrededordel núcleo.
TEORIAONDULATORIADE LALUZ
PropugnadaporChristianHuygensenel año1678, describe lasleyesde reflexiónyrefracción.
Define ala luzcomoun movimientoondulatoriosemejante al que se produce conel sonido.Los
físicosde la épocaconsiderabanque todaslasondasrequeríande algúnmedioque las
transportaraen el vacío, así que para las ondaslumínicasse postulacomomedioa una materia
insustancial e invisible alacual se le llamó“éter”.La presenciadel éterfue muycuestionado,ya
que existe unacontradicciónencuantoa lapresenciadel étercomomediode transporte de
ondas,ya que se requeriríaque éste reunieraalgunacaracterísticasólidaperoque asu vezno
opusieraresistenciaal libre tránsitode loscuerpossólidos.
En aquellaépoca,lateoríade Huygensnofue muyconsiderada,ytuvoque pasar más de un siglo
para que fueratomada encuentala estateoría. Los experimentosdel médicoinglésThomas
Young sobre losfenómenosde interferenciasluminosas,ylosdel físicofrancésAuguste Jean

5. Fresnel sobre ladifracciónfuerondecisivosparaque elloocurrierayse colocaraen latabla de
estudiosde losfísicossobre laluz,lapropuestarealizadaporHuygens.
Young demostró el hecho paradójico que se daba en la teoría corpuscular de que la suma de dos
fuentesluminosas producían menosluminosidadque porseparado.Enuna pantallanegrapractica
dos minúsculosagujerosmuypróximosentre sí:al acercar la pantallaal ojo,la luzde unpequeñoy
distante focoaparece enformade anillosalternativamente brillantesyoscuros.¿Cómoexplicar el
efectode ambosagujerosque por separado darían un campo iluminado, y combinados producen
sombraen ciertaszonas? Younglogra explicarque laalternanciade lasfranjasporla imagende las
ondas acuáticas. Si las ondas suman sus crestas hallándose en concordancia de fase, la vibración
resultante seráintensa.Porel contrario,si lacrestade una onda coincide conel valle de la otra, la
vibraciónresultante seránula. Para poder describir una onda electromagnética podemos utilizar
los parámetros habituales de cualquier onda:
 Amplitud (A): Es la longitud máxima respecto a la posición de equilibrio que alcanza la
onda en su desplazamiento.
 Periodo(T):Esel tiemponecesarioparael paso de dos máximos o mínimos sucesivos por
un punto fijo en el espacio.
 Frecuencia (v): Número de de oscilaciones del campo por unidad de tiempo. Es una
cantidad inversa al periodo.
 Longitud de onda (λ' '): Es la distancia lineal entre dos puntos equivalentes de ondas
sucesivas.
 Velocidad de propagación (V): Es la distancia que recorre la onda en una unidad de
tiempo.Enel caso de la velocidad de propagación de la luz en el vacío, se representa con
la letra c.
La velocidad,lafrecuencia,el periodo y la longitud de onda están relacionadas por las siguientes
ecuaciones:
Un fenómeno de la luz identificable con su naturaleza ondulatoria es la polarización. La luz no
polarizada está compuesta por ondas que vibran en todos los ángulos, al llegar a un medio
polarizador,sólolasondasque vibranenunángulodeterminadoconsiguenatravesar el medio, al
ponerotro polarizadoracontinuación,si el ánguloque dejapasarel medio coincide con el ángulo
de vibración de la onda, la luz pasará íntegra, si no sólo una parte pasará hasta llegar a un ángulo
de 90º entre los dos polarizadores, donde no pasará nada de luz.

6. RADIACIONDELCUERPONEGROY TEORIADE PLACK
RADIACION:El términoradiaciónse refiere alaemisióncontinuade energíadesde lasuperficie de
cualquiercuerpo,estaenergíase denominaradianteyestransportadapor lasondas
electromagnéticasque viajanenel vacíoa lavelocidadde 3·108
m/s . Las ondasde radio,las
Radiaciones infrarrojas,laluzvisible,laluzultravioleta,losrayosXy losrayos gamma,constituyen
lasdistintasregionesdelespectroelectromagnético.
PROPIEDADESDELA SUPERFICIEDEUN CUERPO
Sobre la superficiede uncuerpoincide constantemente energíaradiante,tantodesde el interior
como desde el exterior,laque incide desde el exteriorprocede de losobjetosque rodeanal
cuerpo.Cuandola energíaradiante incide sobre lasuperficieunaparte se reflejaylaotra parte se
transmite. Si laenergíaradiante que incide desde el exteriorsobre lasuperficiedel cuerpo.Si la
superficie eslisaypulimentada,comolade un espejo,lamayorparte de la energíaincidente se
refleja,el restoatraviesalasuperficie del cuerpoyesabsorbidoporsusátomoso moléculas. Si r
esla proporciónde energíaradiante que se refleja,y a laproporciónque se absorbe,se debe de
cumplirque r+a=1.
La mismaproporción rde laenergíaradiante que incide desde el interiorse reflejahaciadentro,y
se transmite laproporcióna=1-r que se propaga haciaafueray se denominaportanto,energía
radiante emitidaporlasuperficie.
EL CUERPO NEGRO
La superficiede uncuerponegroesuncaso límite,enel que toda
la energíaincidente desde el exterioresabsorbida,ytodala
energíaincidente desde el interioresemitida.
No existe enlanaturalezauncuerponegro,inclusoel negrode
humoreflejael 1%de la energíaincidente
Sinembargo,uncuerponegro se puede sustituircongran
aproximaciónporunacavidadcon una pequeñaabertura.Laenergía

7. radiante incidenteatravésde la abertura,esabsorbidaporlas paredesenmúltiplesreflexionesy
solamente unamínimaproporciónescapa(se refleja) atravésde laabertura.Podemosportanto
decir,que todala energíaincidente esabsorbida.
PROPIEDADESDEL CUERPO NEGRO
Consideremosunacavidadcuyasparedesestánauna ciertatemperatura.Losátomosque
componenlasparedes estánemitiendoradiaciónelectromagnéticayal mismotiempoabsorbenla
radiaciónemitidaporotrosátomosde las paredes.Cuandolaradiaciónencerradadentrode la
cavidadalcanzael equilibrioconlosátomosde las paredes,lacantidadde energíaque emitenlos
átomosen launidadde tiempoesigual a laque absorben.En consecuencia,ladensidadde
energíadel campoelectromagnéticoexistente enlacavidadesconstante.
A cada frecuenciacorresponde una densidadde energíaque depende solamente de la
temperatura de las paredes y esindependiente del material del que estánhechas.
Si se abre un pequeñoagujeroenel recipiente,parte de la
radiaciónse escapay se puede analizar.El agujerose ve
muybrillante cuandoel cuerpoestáa altatemperatura, y
se ve completamente negroabajastemperaturas.
Históricamente,el nacimientode laMecánicaCuántica,se sitúaenel momentoenel que Max
Planckexplicael mecanismoque hace que losátomosradiantesproduzcanladistribuciónde
energíaobservada.Max Plancksugirióen1900 que
La radiacióndentrode lacavidadestáen equilibrioconlosátomosde lasparedesque se
comportancomo osciladoresarmónicosde frecuenciadada f .
Cada osciladorpuede absorberoemitirenergíade laradiaciónenunacantidad proporcional af.
Cuandoun osciladorabsorbe oemite radiaciónelectromagnética,suenergíaaumentaodisminuye
enuna cantidad hf.
La segundahipótesisde Planck,establece que laenergíade lososciladoresestácuantizada.La
energíade un osciladorde frecuenciaf sólopuede tenerciertosvaloresque son0, hf, 2hf
,3hf....nhf.
La distribuciónespectralde radiaciónescontinuaytiene unmáximodependiente de la
temperatura.Ladistribuciónespectral se puede expresarentérminosde lalongitudde ondaode
la frecuenciade laradiación.
dEf /df esla densidadde energíaporunidadde frecuenciaparalafrecuencia f de la radiación
contenidaenunacavidada la temperaturaabsoluta T.Su unidades(J·m-3
)·s.
Donde k esla constante de Boltzmanncuyovalores k=1.3805·10-23
J/K.
de /d esla densidadde energíaporunidadde longitudde ondaparala longitudde onda de la
radiacióncontenidaenunacavidada la temperaturaabsoluta T.Suunidades(J·m-3
)·m-1
.

8. TEORIA DE MAXPLANCK
Max Karl Ernst LudwigPlancknacióel 23 abril de 1858, enKiel,Schleswig-Holstein,Alemaniay
fallecióel 4de octubre de 1947, en Göttingen.
En 1900 Planckformulóque laenergíase radia enunidadespequeñasseparadasdenominadas
cuantos.
Avanzandoenel desarrollode estateoría,descubrióunaconstante de naturalezauniversalque se
conoce como la constante de Planck.La leyde Planckestablece que laenergíade cadacuanto es
igual a la frecuenciade laradiaciónmultiplicadaporlaconstante universal.Susdescubrimientos,
sinembargo,noinvalidaronlateoríade que la radiaciónse propagabapor ondas.Los físicosenla
actualidadcreenque laradiaciónelectromagnéticacombinalaspropiedadesde lasondasyde las
partículas. Los descubrimientosde Planckfueronel nacimientode uncamponuevo,conocido
como mecánicacuánticay proporcionaronloscimientosparalainvestigaciónencamposcomoel
de la energíaatómica.
El propioPlancknuncaavanzóuna interpretaciónsignificativade susquantums.En1905 Einstein,
basándose enel trabajode Planck,publicósuteoríasobre el fenómenoconocidocomoefecto
fotoeléctrico.Dadosloscálculosde Planck,Einsteindemostróque laspartículascargadas
absorbíany emitíanenergíasencuantos finitosque eranproporcionalesalafrecuenciade laluzo
radiación.En1930, losprincipioscuánticosformaríanlosfundamentosde lanuevafísica.
EFECTO FOTO ELECTRICO
El efecto fotoeléctrico.- consiste enlaemisiónde electronesporunmetal o fibrade carbono,
luzvisible oultravioleta,engeneral.Se dividenen:
Fotoconductividad:Esel aumentode laconductividadeléctricade lamateriao endiodos
provocadospor laluz,(descubiertaporWillougb,Smith.SigloXlX.

9. Efecto fotovoltaico: Trasformaciónparcial de laenergíaluminosaenenergíaeléctrica,
descubiertaporCharlesfrittsen1884.
El Efecto Fotoeléctrico: Fue descubiertoyescritoporHeinrrichhertz1887, al observarque el
arco que salta entre 2 electrodos conectadosalaalta tención.
El Efecto Fotoeléctrico: Esloopuestoalosrayos x,ya que el efectofotoeléctricoindicaque los
fotonesluminosospuedentrasferirenergíaaloselectrones.
Esto se descubriócasualmenteantesde que se dieranaconocer los trabajosde Plancky Einstein.