El salto dado de la Física Clásica a la Teoría Cuántica nos ayudó a predecir y entender la función que desempeñan los electrones en la química. Los primeros intentos de los físicos del siglo XIX para comprender el comportamiento de los átomos y moléculas no fueron exitosos del todo. La nueva era de la física comenzó en 1900 con el joven físico alemán Max Karl Ernest Ludwig Planck, los aportes de Planck, sin duda revolucionaran y permitirán modificar para siempre el concepto de la naturaleza.

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Micro Clases de Castro
Teoría Cuántica de
Max Planck
José Luis Castro
Licenciado en Química

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Continuará …
Micro Clases de Castro
L a T e o r í a C u á n t i c a d e M a x P l a n c k
Por Lcdo. José Luis Castro Nº 13a
Los físicos siempre habían supuesto
que la energía era un proceso
continuo y que en el proceso de
radiación se podía liberar cualquier
cantidad de energía.
@ j l c a s t r o 7 8 @ j l c a s t r o s 7 8
De cierto modo, el estudio de los átomos nos lleva
a contestar las siguientes preguntas:
¿Qué energía posee
un electrón individual?
¿Cuántos electrones están
presente en determinado átomo?
¿En qué parte del átomo se
encuentran los electrones?
El salto dado de la Física Clásica a la Teoría Cuántica nos
ayudó a predecir y entender la función que desempeñan los
electrones en la química.
Sin embargo, este modelo no
informaba del todo la estabilidad
de las moléculas; es decir, no
podían explicar las fuerzas que
mantenían unidos los átomos.
La nueva era de la física comenzó
en 1900 con el joven físico alemán
Max Karl Ernest Ludwig Planck.
Paso mucho tiempo para que se descubrieran y
aceptara que las propiedades de los átomos y
moléculas, no son gobernadas por las mismas
leyes físicas que rigen los objetos más grandes
Los primeros intentos de los físicos del siglo XIX
para comprender el comportamiento de los átomos
y moléculas no fueron exitosos del todo.
Pero, al suponer que las moléculas se
comportaban como esferas rígidas
que rebotan, los físicos fueron
capaces de predecir y explicar
algunos fenómenos macroscópicos,
como la presión que ejerce un gas.
Los aportes de Max Planck, sin
duda revolucionaran y permitirán
modificar para siempre el
concepto de la naturaleza.
Esto es Química,
Amooo la Químicaaa

3. Continuará …
Esto es Química,
Amooo la Químicaaa
Es decir, la energía liberada
poseen un comportamiento dual,
se propagan como una onda
electromagnética e interactúan
con otras partículas
como si fueran
partículas portadoras
de energía.
Micro Clases de Castro
L a T e o r í a C u á n t i c a d e M a x P l a n c k
Por Lcdo. José Luis Castro @ j l c a s t r o 7 8 @ j l c a s t r o s 7 8 Nº 13b
Cuando un sólido es sometido a calentamiento,
este emiten radiación electromagnética
que abarcan una amplia gama de
longitudes de onda.
Ejemplos de radiación emitida por sólidos al ser
calentados, tenemos la luz rojiza de una hornilla eléctrica
o la luz amarillenta de una lámpara de tungsteno.
Planck, al examinar los datos de la radiación que emitían los sólidos
al ser calentados a diferentes temperaturas, descubriendo que los
átomos y moléculas emiten energía en cantidades muy particulares.
Sin embargo, la explicación de esta
dependencia con la teoría ondulatoria
establecida y con las leyes de la
termodinámica no era del todo satisfactoria.
A finales del siglo XIX, investigaciones demostraron que la cantidad
de energía radiante emitida por un objeto a cierta temperatura
dependía de su longitud de onda.
Esto lo logró proponiendo que los átomos o
moléculas emitían (o absorbían) energía sólo en
cantidades discretas, es decir, como pequeños
paquetes o cúmulos.
Planck resolvió el problema suponiendo de forma radical y
apartándose de los conceptos establecidos, donde la física clásica
asumía que los átomos y las moléculas emitían (o absorbían)
cualquier cantidad arbitraria de energía radiante.
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4. Por ejemplo, una carga eléctrica está cuantizada;
sólo puede haber múltiplos enteros de e-, la carga
del electrón. La materia misma está cuantizada,
por el número de electrones, protones
y neutrones, y el número de átomos
que hay en una muestra de materia
también debe ser un entero.
La idea de que la energía debía
estar cuantizada o “empaquetada”
tal vez parezca extraña, pero el
concepto cuántico
tiene muchas
analogías.
Esto significa que la energía radiante de un cuerpo (radiación), no puede
ser emitida ni absorbida de forma continua, sino en determinados momentos
y pequeñas cantidades de múltiplos enteros de un valor muy pequeño.
Micro Clases de Castro
L a T e o r í a C u á n t i c a d e M a x P l a n c k
Por Lcdo. José Luis Castro @ j l c a s t r o 7 8 @ j l c a s t r o s 7 8 Nº 13c
En la próxima Micro Clase,
estudiaremos el Efecto Fotoeléctrico.
Hasta Luego…
Esto es Química,
Amooo la Químicaaa
A esos paquetes o cúmulos, es decir, a esa cantidad mínima de energía que se podía emitir (o absorber)
como radiación electromagnética, Planck la llamó cuanto o fotones de energía.
E = hυ
De acuerdo con Planck, la energía (E) de un cuanto o fotón depende
de la frecuencia de la radiación, esta dada por:
A su vez, se relaciona con la longitud
de onda (𝝀 ) mediante la ecuación:
Donde:
h = constante de Planck.
C = velocidad de la luz.
𝝀 = longitud de onda.
υ =
𝒄
λ
E = h
𝒄
λ
Por lo que la energía (E)
también se puede expresar:
Donde:
h = constante de Planck (6,63x10-34 J·s).
υ = frecuencia de radiación.
Sin embargo, su hipótesis no tuvo
problema para correlacionar los
datos experimentales de las
emisiones de los sólidos en todas
las longitudes de onda; todas se
explicaban con su Teoría Cuántica.
De acuerdo a la teoría cuántica, la energía siempre se emite en
múltiplos de 𝒉𝝂; por ejemplo, 𝒉𝝂, 𝟐𝒉𝝂, 𝟑𝒉𝝂, … 𝐧𝒉𝝂
Cuando Planck
presentó su teoría, no
pudo explicar por qué
las energías debían
ser (finitas), o
cuantizadas.
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5. Bibliografía consultada
• Chang, R., & Goldsby, K. A. (2013).
Química (Undécima ed.). México D. F.,
México: McGraw Hill / Interamericana,
S. A. de C.V.
• Mahan, B. (1977). Química, Curso
Universitario. (segunda ed.). México D.
F., México: Fondo Educativo
Interamericano, S. A. de C.V.
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