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Clase 6, diapositivas c07
 

Clase 6, diapositivas c07

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    Clase 6, diapositivas c07 Clase 6, diapositivas c07 Presentation Transcript

    • Teoría cuántica y la estructura electrónica de los átomos
    • EFECTO FOTOELÉCTRICO
      • Es un fenómeno en el que los electrones son expulsados desde la superficie de ciertos metales que se han expuesto a la luz de al menos una determinada frecuencia mínima, que se conoce como frecuencia umbral.
      • No importa que tan intensa sea la luz, los electrones no son liberados cuando la frecuencia no llegue al umbral.
      • El número de electrones liberados es proporcional a la intensidad o brillantez de la luz, mas no a la energía de la luz.
      • En 1905, cinco años después de que Planck presentara su teoría cuántica, Albert Einstein le dio el significado correcto al efecto fotoeléctrico : un haz de luz se compone de paquetes de energía llamados cuantos de luz o fotones.
      • Cuando el fotón choca contra un electrón en la superficie de un metal, el fotón le puede transmitir energía al electrón, con la cual el electrón podría escapar de la superficie del metal.
    • Los fotones (amarillos) que inciden sobre el cátodo tienen todos la misma energía (dibujada como hν ) . Si un fotón incide sobre el electrón menos ligado (E m ), lo extrae y además le comunica una energía cinética, que será la máxima.
    •                                               Fotones con energía suficiente Fotones con energía insuficiente
      • Si la frecuencia de los fotones es de una magnitud tal que h  es exáctamente igual a la energía de enlace de los electrones en el metal, la luz tendrá la energía suficiente para emitirlos (frecuencia umbral).
      • Con una luz de mayor frecuencia, los electrones no solo serán emitidos, también adquieren una cierta energía cinética.
    • h  = KE + BE Misterio #2, “Efecto fotoeléctrico” Resuelto por Einstein en 1905 Un fotón es una “partícula” de luz. KE = h  - BE h  e - KE 7.2
      • La luz tiene:
      • Naturaleza de onda
      • Naturaleza de partícula
      KE = Energía cinética del electrón emitido BE = Energía de unión del electrón en el metal
    • Espectros de emisión Los espectros de emisión de los sólidos calentados son continuos, es decir, todas las longitudes de onda de la luz visible están representadas en estos espectros. Los espectros de emisión de los átomos en fase gaseosa no muestran una distribución continua de longitudes de onda, mas bien, producen líneas brillantes en distintas partes del espectro visible. Estos espectros de líneas corresponden a la emisión de luz sólo a ciertas longitudes de onda
    • 7.3 Esquema de un tubo de descarga para estudiar los espectros de emisión Espectro de los átomos de hidrógeno
    • 7.3
      • Los electrones (e - ) sólo pueden tener valores específicos de energía
      • Cuando existe una emisión de luz, los electrones se mueven de un nivel de energía mayor a otro menor.
      Modelo atómico de Bohr (1913) n (Número cuántico) = 1,2,3,… R H (Constante de Rydberg) = 2.18 x 10 -18 J 7.3 E n = -R H ( ) 1 n 2
    • 7.3 E = h  E = h 
    • E fotón =  E = E f - E i 7.3 E f = -R H ( ) 1 n 2 f E i = -R H ( ) 1 n 2 i i f  E = R H ( ) 1 n 2 1 n 2 n f = 1 n i = 2 n f = 1 n i = 3 n f = 2 n i = 3
    • E fotón = 2.18 x 10 -18 J x (1/25 - 1/9) E fotón =  E = -1.55 x 10 -19 J  = 6.63 x 10 -34 (J •s) x 3.00 x 10 8 (m/s)/1.55 x 10 -19 J  = 1280 nm E fotón = h x c /   = h x c / E fotón 7.3 Calcule la longitud de onda de un fotón emitido por un átomo de hidrógeno cuando el electrón cambia del 5° al 3 er nivel de energía. i f  E = R H ( ) 1 n 2 1 n 2 E fotón =
    • De Broglie (1924) descubrió que los electrones ( e - ), son partículas pero también son ondas. 7.4 u = velocidad de e - m = masa de e - La  del electrón debe ajustarse exactamente a la circunferencia de la órbita . La relación entre la circunferencia de una órbita permitida y la  del electrón está dada por: ¿Porqué la energía de los electrones es cuantizada? 2  r = n   = h mu
    •  = h/mu  = 6.63 x 10 -34 / (2.5 x 10 -3 x 15.6)  = 1.7 x 10 -32 m = 1.7 x 10 -23 nm m en kg h en J • s u en (m/s) 7.4 ¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie (en nm) de una pelota de ping-pong de 2.5 gramos de masa que tiene una velocidad constante de 15.6 m/s?