Unidad 2

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  • En mecánica cuántica, la relación de indeterminación de Heisenberg o principio de incertidumbre establece la imposibilidad de que determinados pares de magnitudes físicas sean conocidas con precisión arbitraria. Sucintamente, afirma que no se puede determinar, en términos de la física clásica, simultáneamente y con precisión arbitraria, ciertos pares de variables físicas, como son, por ejemplo, la posición y el momento lineal (cantidad de movimiento) de un objeto dado. En otras palabras, cuanta mayor certeza se busca en determinar la posición de una partícula, menos se conoce su cantidad de movimiento lineal y, por tanto, su velocidad. Esto implica que las partículas, en su movimiento, no tienen asociada una trayectoria definida como lo tienen en la física newtoniana. Este principio fue enunciado por Werner Heisenberg en 1927.
  • Función de onda angular: la "forma" de los orbitales atómicos. La parte angular de la función de onda de un orbital hidrogenoide Q l,ml (θ) Φ ml (φ) determina la forma de la nube electrónica, y en consecuencia del orbital, así como su orientación en el espacio. Esta función de onda es independiente del número cuántico principal  n : Θ l,ml  (θ) Φ ml (φ) = (1/4π)1/2Ψ(θ,φ)
  • Unidad 2

    1. 1. UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA GENERAL 2. ESTRUCTURA ATÓMICA TITULAR: M.C DALILA ESCUDERO
    2. 2. Evolución de la teoría atómica
    3. 3. Física clásica De la física clásica a la teoría cuántica Los primeros intentos de los físicos del siglo XIX suponían que los átomos se comportaban como pelotas que rebotaban Fueron capaces de predecir y explicar algunos fenómenos macroscópicos, como la presión que ejerce un gas No podía explicar que fuerzas mantenían unidos a los átomos Paso mucho tiempo para que se descubriera y se aceptara que las propiedades de los átomos y de las moléculas no son gobernadas por las leyes físicas que rigen a los objetos mas grandes.
    4. 4. Propiedades de las ondas Onda: alteración vibrátil mediante la cual se trasmite la energía
    5. 5. Propiedades de las ondas
    6. 6. Propiedades de las ondas Las propiedades características de las ondas son su longitud y altura, así como elnúmero de ondas que pasan por un determinado punto en un segundo La longitud de onda (lambda); es la distancia entre puntos iguales de ondassucesivas La frecuencia (nu); es el numero de ondas que pasan por un punto particular enun segundo La amplitud de la onda; es la distancia vertical de la línea media a la cresta o alvalle de la onda La velocidad (u) es otra de las propiedades importantes de una onda y del medioen el cual viaja (V.gr. Aire, agua, o vacío) y es producto de su longitud y frecuencia.
    7. 7. Propiedades de las ondas La velocidad es otra de las propiedades importantes de las ondas y del medio en el cual viaja (por ejemplo: aire, agua o vacio) y es producto de su longitud y frecuencia. Distancia Distancia ondas = = Tiempo Onda Tiempo v= λf v= velocidad [m/s] λ= longitud de onda [m] f= frecuencia [Hz] (nu)
    8. 8. Propiedades de las ondas
    9. 9. Propiedades de las ondas Calcule la velocidad de una onda cuya longitud de onda y frecuencia son 17.4 cm y 87.4 Hz respectivamente v= λf v= (17.4)(87.4/s) v= 1.52 x103
    10. 10. FaradayEn 1801, Michael Faraday realizó una serie de experimentos que lo llevaron adeterminar que los cambios temporales en el campo magnético inducen uncampo eléctrico. Esto se conoce como la ley de Faraday.
    11. 11. Teoría de Maxwell Componente eléctrico en azul y el componente magnético en verde Maxwell propuso que eso era luz
    12. 12. Radiación electromagnética C= 3.00x108/ s en el vacio C= 186 000 millas en el vacio VIDEO
    13. 13. Niveles de energía
    14. 14. Niveles de energía
    15. 15. Radiación electromagnética Componentes del campo eléctrico y del magnético de una onda electromagnética. Estos dos componentes tienen la misma longitud de onda, frecuencia y amplitud pero cada uno viaja en un plano perpendicular al del otro
    16. 16. Radiación electromagnetica
    17. 17. Radiación electreomagnetica
    18. 18. Radiación electromagnética
    19. 19. Radiación electromagnética La longitud de onda de la luz verde de un semáforo esta alrededor de 522nm ¿Cual es la frecuencia de esta radiación?
    20. 20. El efecto fotoeléctrico
    21. 21. Teoría cuántica de Planck En 1900 con el joven alemán Max Planck Físico que al examinar los datos de la radiación que emitían los sólidos calentados a diferentes temperaturas descubrió que los átomos y las moléculas emitían energía solo en cantidades discretas o cuanta.
    22. 22. Teoría cuántica de Planck
    23. 23. Teoría cuántica de Planck
    24. 24. Teoría cuántica de Planck Calcule la energía en joules de: a) un fotón con una lambda de 5.00 x104 nm (región infrarroja) b) Un fotón que tiene una longitud de onda de 5.00x10-2 nm (región de rayos X)
    25. 25. Dualidad de la materia
    26. 26. Dualidad de la materia En palabras de De Broglie: “...Después de que terminara la primera guerra mundial, pensé en profundidad sobre los quanta y el dualismo onda-cospúsculo...y fue entonces cuando tuve una súbita inspiración, el dualismo onda-corpúsculo de Einstein era un fenómeno absolutamente general que se extendía a toda la Naturaleza física”
    27. 27. Principio de incertidumbre de hieisemberg
    28. 28. Ecuación de Onda de Schödinger Uno de los primeros desarrollos de la mecánica cuántica fué llevado a cabo por Erwin Schrödinger en 1925 al deducir la ecuación que obedece la función de onda asociada con una partícula.
    29. 29. Mecánica Cuántica VIDEO
    30. 30. Estructura atómica
    31. 31. Niveles de energía
    32. 32. Niveles de energía
    33. 33. Niveles de energía
    34. 34. Números CuanticosNumero Nombre Valores Ejemplos Se relaciona con Indica Establecidocuantico permitidos de valores por n Numero Enteros 1,2,3…7 Espacio Nivel Bohr cuantico Positivos energético principal l Numero Desde cero 0,1,2,3... Con la forma del Subnivel o Somerfield cuantico hasta orbital tipo de secundario n-1 orbital m Numero Desde -l hasta -1,0,1 La orientacion de El numero De Broglie, Cuantico + l, pasando un orbital de orbitales Heisenberg magnetico por cero s Numero +1/2, -1/2 La posibilidad de Giro del Schrodinger cuantico que un orbital electrón espin acepte o no un orbital
    35. 35. Ley de RydbergSe usa para determinar el número de electrones pornivel, cuya expresión es:Número de electrones= 2n^2 1er Nivel 2do Nivel  3er Nivel 4to Nivel K (n=1) L (n=2) M (n=3) N (n=4) 2(1)^2=2 2 (2)^2=8 2(3)^2= 18 2(4)^2= 32
    36. 36. Calculo de e- por subnivelEl número de Electrones por subnivel se determina de la siguienteforma: 2 (2 (l )+1 = No. De e− por Subnivel. Valor Fórmula 2(2(l )+1) e- por de l Subnivel l=0 2(2(0)+1)= 2(0+1)= 2(1) 2 l=1 2(2(1)+1)= 2(2+1) = 2(3) 6 l=2 2(2(2)+1)= 2(4+1) = 2(5) 10 l=3 2(2(3)+1)= 2(6+1) = 2(7) 14
    37. 37. Tipos de OrbitalesTipo de Forma Valores de l Número Valores de m Númeroorbitales de formas de e- Esférica 0 1 0 2 s cacahuate 1 3 -1,0,1 6 p indefinida 2 5 -2,-1,0,1,2 10 d indefinida 3 7 -3,-2,-1,0,1,2,3 14 f
    38. 38. Función de onda angular
    39. 39. Formas de los orbitales
    40. 40. Formas de los orbitales
    41. 41. Orbitales s Representación de la parte angular de la función de onda de los orbitales s (probabilidad 75 %)
    42. 42. Orbitales p Representación de la parte angular de la función de onda de los orbitales p (probabilidad 75 %)
    43. 43. Orbitales d Representación de la parte angular de la función de onda de los orbitales d (probabilidad 75 %).
    44. 44. Orbitales fRepresentación de la parte angular de la función de onda de los orbitales f (probabilidad 75 %)
    45. 45. Niveles de energía
    46. 46. Ejercicios de Números cuanticos 1. Indicar los posibles valores de l,m y s a) n=2 l= 0,+1 (2 valores) m= 0,-1,0,+1 (4 valores) s= ½,-½, ½,-½, ½,-½, ½,-½ (8 valores) b) n=3 l = 0,1,2 (3 valores) m = 0,-1,0,+1,-2,-1,0,+1,+2 (9 valores) s= ½,-½, ½,-½, ½,-½, ½,-½,½,-½, ½,-½, ½,-½, ½,-½, ½,-½ (18 valores) c) n = 1 l =0 (1 valor), m =0 (1 valor), s= ½,-½ (2 valores) d) Indique si n puede tener valores negativos NO
    47. 47. Ejercicios de Números cuanticos2. Calcule los valores de l y m y diga cual es el numero total de orbitalesasociados cona) n=3 9 ORBITALES l = 0,1,2 (3 valores) m = 0,-1,0,+1,-2,-1,0,+1,+2 (9 valores)b) n=5 25 ORBITALES l = 0,1,2,3,4 (5 valores) m = 0,-1,0,+1,-2,-1,0,+1,+2,-3,-2,- 1,0,1,2,3,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4 (25 valores)c)n=2 4 ORBITALES l= 0,+1 (2 valores) m= 0,-1,0,+1 (4 valores)d)n=4 16 ORBITALES l = 0,1,2,3, (4 valores) m = 0,-1,0,+1,-2,-1,0,+1,+2,-3,-2,- 1,0,1,2,3 (16 valores)e) n = 1 1 ORBITAL l =0 (1 valor), m =0 (1 valor)
    48. 48. Ejercicios de Números cuanticos3. Un electrón de cierto átomo esta en el nivel cuántico que se indica…escriba los posibles valores de l y ma) n=2 l= 0,+1 (2 valores) m= 0,-1,0,+1 (4 valores)b) n=3 l = 0,1,2 (3 valores) m = 0,-1,0,+1,-2,-1,0,+1,+2 (9 valores)d) n=4 l = 0,1,2,3, (4 valores) m = 0,-1,0,+1,-2,-1,0,+1,+2,-3,-2,-1,0,1,2,3 (16 valores)e) n=5 l = 0,1,2,3,4 (5 valores) m = 0,-1,0,+1,-2,-1,0,+1,+2,-3,-2,-1,0,1,2,3,-4,-3,-2,- 1,0,1,2,3,4 (25 valores)
    49. 49. Ejercicios de Números cuanticos4. De los valores de los números cuanticos para los siguientes electronesa) 2p b) 3s c) 5d d) 3p e) 4d (3,0,0,½), (5,2,-2, ½), (4,2,-2,½), (2,1,-1, ½), (3,1,-1,½), (3,0,0,-½) (5,2,-2,-½), (4,2,-2,-½), (2,1,-1,-½), (3,1,-1,-½), (5,2,-1, ½), (4,2,-1,½), (2,1, 0, ½), (3,1, 0, ½), (5,2,-1,-½), (4,2,-1,-½), (2,1, 0,-½), (3,1, 0,-½), (5,2, 0, ½), (4,2,0,½), (2,1, 1, ½), (3,1, 1, ½), (5,2, 0,-½), (4,2,0,-½), (2,1, 1,-½) (3,1, 1,-½) (5,2, 1, ½), (4,2,-1,½), (5,2, 1,-½), (4,2,1,-½), (5,2, 2, ½), (4,2,2,½), (5,2, 2,-½) (4,2,2,-½)
    50. 50. Ejercicios de Números cuanticos5. Calcule el numero total e electrones que puede ocupara) Un orbital s 2e−b) Tres orbitales p 6e−c) Cinco orbitales d 10e−d) Siete orbitales f 14e−
    51. 51. Ejercicios de Números cuanticos6. Cual es el numero máximo de electrones que puede ocupar cada uno de los siguientes subniveles…a) 3s 2e−b) 3d 10e−c) 4p 6e−d) 4f 14e−e) 5f 14e−
    52. 52. Ejercicios de Números cuanticos7. Exprese las diferentes formas en que se pueden escribir los cuatro numeros cuánticos que identifican un orbital 3p 3p (3,1,-1,½), (3,1,-1,-½), (3,1, 0, ½), (3,1, 0,-½), (3,1, 1, ½), (3,1, 1,-½)
    53. 53. Fundamentos del primer láser VIDEO
    54. 54. Fundamentos del primer láser VIDEO
    55. 55. GRACIAS!!!

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