4) FISICA ATÓMICA
4.0) INTRODUCCION Aplicación de la mecánica cuántica a átomos multielectrónicos Modelo  : Versión cuántica del átomo del H...
4.1) Modelos Atómicos   <ul><li>M. Atomistas {  ~V  aC}  “ultimo estadio” </li></ul><ul><li>M. Newton { XVII – XVIII}  Par...
4.2) Reformulación del átomo de H de  N Bohr n l m l m s n: # cuántico principal e-
<ul><li>FALLAS DEL MODELO DE BOHR </li></ul><ul><li>No puede explicar las líneas espectrales de los espectros de emisión-a...
ii) NÚMEROS CUÁNTICOS j) NUMERO CUÁNTICO PRINCIPAL O ENERGÉTICO , n k)   n   Energía, cuantizar kk) kkk)   n: 1,2,3,… jj)...
jjj) NUMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO ORBITAL ,m l k)     la componente z del L si es  “observable”  , L z L z  ( o  ) represent...
kv)  La medición de L z  se efectúa mediante el   z , debido a que  todo L tiene asociado un   v)  Magnetón de Bohr
jv) NUMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO SPIN ,m S   k) Origen l)  Experimento de Stern- Gerlach En 1921, en donde se estudió la desv...
Ag   B <ul><li>En física Clásica </li></ul><ul><li>el    es continuo </li></ul><ul><li>En Física Cuántica  </li></ul>Lo...
ll)  S Goudsmit y G  Uhlembeck En 1924, introducen el  spin  para satisfacer o justificar el espectro de emisión del gas d...
lll) En 1927, Phipps y  Taylor reproducen el experimento de Stern- Gerlach usando el átomo de H. Resultado Experimental . ...
lv)  En 1929, P. Dirac (1919, A Sommerfeld)  resolviendo la ecuación de Schroedinger relativista, determina la necesidad d...
kkk) La componente S z  de S kv) El momento magnético de Spin
iii ) ESTADOS ELECTRÓNICOS E e- = E e  {n,l,m l ,m s  } =  Ψ (n,l,  m l ,m s ) j) Unicidad Cada e- será descrito por un cu...
jjj) Subcapa o subnivel Estados electrónicos conformados por e s  de iguales n y l     l = 0 ,1,2, 3… Subcapa  : s, p, d,...
v) Funciones de onda  Ψ (n,l,  m l ,m s ) j)  Ψ 1s
Debido a que la  Ψ  solo depende de r, tendríamos que reescribir la densidad de probabilidad solo en esta variable, Ψ    ...
Grafico de P r  y  Ψ r r (a o ) y Ψ =  Ψ 1,s z x P r 1 2
jj)  Ψ 2s n=2    l= 0 ,1   s Simétrica radialmente 1 er  estado excitado OBS  : l=0    simetría esférica o radial
Grafico de P r  y  Ψ r Ahora, usando esta   , calculamos el valor esperado de r, z x y 5r 1 r (r 1 =a 0 ) P r 5 I0 0
El valor esperado será el más probable?
jjj)  Ψ 2p n=2    l=0, 1     p, Asimetría Radial   Estado excitado Ψ 2p (r,  ,  ) = Ψ 2p (r)  Ψ 2p (  ,  ) La asimet...
Grafico de P r  y  Ψ 2py (  ,  ) Observar como la parte angular de   2p  ,   2p (  ,   ), es altamente direccional (...
4.3 Descripción Electrónica de los elementos. Configuraciones. <ul><li>i)   Descripción electrónica para el H </li></ul><u...
<ul><li>iii)  Principio de exclusión de Pauli </li></ul><ul><li>   1925 </li></ul><ul><li>   Describe el # máximo de e -...
n=4 n l m l m s 1 0 0 2 0 0 1 -1 0 1 3 0 0 1 -1 0 1 2 -2 -1 0 1 2 4 0 0 1 -1 0 1 2 -2 -1 0 1 2
v) Regla de Hund   “  La ocupación electrónica de orbitales de igual energía es tal que se efectúa con un número máximo de...
H He Li B Be C N 1s 1 1s 2 1s 2  2s 1 =[He]2s 1 1s 2  2s 2 1s 2  2s 2 2p 1 1s 2  2s 2 2p 2 1s 2  2s 2 2p 3
kk) Configuraciones electrónicas l ) Orden de llenado <ul><li>Nivel de energía </li></ul><ul><li>Regla de Hund </li></ul><...
ll ) Tabla Períódica  Grupo  I  Alcalinos VIII  Gases nobles IV-V Tierras Raras Lantánidos    “Super conductividad” Actín...
* Tabla peridodica de nucleidos {Nucleos)? A Z kkk) Energia  Las energías serán básicamente las iniciales  { E= (-13.6 )/n...
Estos Z ef  se debe a un apantallamiento electrónico del núcleo, +Ze- n=1 : (Z-1)=z ef n=2 : (Z-2)=z ef n=3 : (Z-10)=z ef :
4.4 Transiciones electrónicas y espectros atómicos <ul><li>i) Transiciones electrónicas </li></ul>Ei Ef j) Absorción estim...
jj) Emisión espontánea Ei Ef Transcurrido dicho intervalo de tiempo el electrón regresa al nivel i emitiendo un fotón jjj)...
jv) Regla de selección para las transiciones  La conservación de L conduce a las siguientes reglas l = +-1  y  m l = 0, +-...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Física Atómica

7,039 views

Published on

Física Atómica

Published in: Business, Technology
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
7,039
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
103
Actions
Shares
0
Downloads
49
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Física Atómica

  1. 1. 4) FISICA ATÓMICA
  2. 2. 4.0) INTRODUCCION Aplicación de la mecánica cuántica a átomos multielectrónicos Modelo : Versión cuántica del átomo del H H cuántico X Z : z e - s H cuántico H B-B 3 aspectos que la teoría de Bohr- De Broglie no puede responder: Espectros :# de líneas : intensidades : multipletes <ul><li>B-B :n </li></ul><ul><li>r n , E n  n? </li></ul><ul><li># s cuánticos  spin </li></ul>
  3. 3. 4.1) Modelos Atómicos <ul><li>M. Atomistas { ~V aC} “ultimo estadio” </li></ul><ul><li>M. Newton { XVII – XVIII} Partícula </li></ul><ul><li>M. J.J Thomson {~1897} “Budín de Pasas” </li></ul><ul><li>M. E. Rutherford { 1911} “Modelo Planetario” </li></ul><ul><li>M. Niels Bohr {1913} </li></ul><ul><li> espectros  cuánticos: L=nh </li></ul><ul><li>M. LV Broglie { 1923} </li></ul><ul><li>  e-= e-(onda de materia) </li></ul><ul><li>M. Cuántico Relativista { 1929} </li></ul><ul><li>M. Dirac – A. Sommerfeld </li></ul><ul><li> e - s relativistas ,  órbitas elípticas </li></ul>
  4. 4. 4.2) Reformulación del átomo de H de N Bohr n l m l m s n: # cuántico principal e-
  5. 5. <ul><li>FALLAS DEL MODELO DE BOHR </li></ul><ul><li>No puede explicar las líneas espectrales de los espectros de emisión-absorción en cuanto a: </li></ul><ul><li># de líneas </li></ul><ul><li>Densidad de las líneas </li></ul><ul><li>Multipletes </li></ul><ul><li>Interacciones atómicas </li></ul><ul><li>¿? Los mismos átomos siendo tan “diferentes” tenían comportamientos tan similares </li></ul>
  6. 6. ii) NÚMEROS CUÁNTICOS j) NUMERO CUÁNTICO PRINCIPAL O ENERGÉTICO , n k) n  Energía, cuantizar kk) kkk) n: 1,2,3,… jj) NUMERO CUÁNTICO ORBITAL , l k) l  vinculado al L  El L (o l )es un NO OBSERVABLE kk) ; l = 0,1,…., (n-1) kkk) l  cuantización del espacio
  7. 7. jjj) NUMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO ORBITAL ,m l k)  la componente z del L si es “observable” , L z L z ( o ) representan la cuantización del R 3 kk) Z   z v e θ i kkk) “Orientación del L” L L z
  8. 8. kv) La medición de L z se efectúa mediante el  z , debido a que todo L tiene asociado un  v) Magnetón de Bohr
  9. 9. jv) NUMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO SPIN ,m S k) Origen l) Experimento de Stern- Gerlach En 1921, en donde se estudió la desviación de radiación de átomos de Ag por campo magnético desuniforme. Z 1 2 3 <ul><li>Colimador </li></ul><ul><li>B desuniforme </li></ul><ul><li>Pantalla </li></ul>Resultados : Teórico Experimental
  10. 10. Ag   B <ul><li>En física Clásica </li></ul><ul><li>el  es continuo </li></ul><ul><li>En Física Cuántica </li></ul>Los L (L z ) no permiten, inclusive cuánticamente, explicar el resultado experimental.   L ¿?
  11. 11. ll) S Goudsmit y G Uhlembeck En 1924, introducen el spin para satisfacer o justificar el espectro de emisión del gas de Na. 580 nm 580 nm 580,9 nm Na W. Pauli manifiesta que esta diferencia de λ s se debería atribuir a un efecto de giro, SPIN , intrínseco del e-
  12. 12. lll) En 1927, Phipps y Taylor reproducen el experimento de Stern- Gerlach usando el átomo de H. Resultado Experimental .   B Este experimento permite introducir un spin del e-, asociado a un momento magnético “Angular”, en acuerdo con el momento magnético orbital,
  13. 13. lv) En 1929, P. Dirac (1919, A Sommerfeld) resolviendo la ecuación de Schroedinger relativista, determina la necesidad de introducir un cuarto numero cuántico para describir adecuadamente al e - , esto es el spin , s s  relativista s  ½ e- kk) Momento “angular” del Spin ,S  s  sz s= 1/2 S S z
  14. 14. kkk) La componente S z de S kv) El momento magnético de Spin
  15. 15. iii ) ESTADOS ELECTRÓNICOS E e- = E e {n,l,m l ,m s } = Ψ (n,l, m l ,m s ) j) Unicidad Cada e- será descrito por un cuarteto de números cuánticos, n,l, m l ,m s . jj) Capa o Nivel Son electrones que comparten el mismo n  n = 1,2,3,… Capa : K, L, M, ….
  16. 16. jjj) Subcapa o subnivel Estados electrónicos conformados por e s de iguales n y l  l = 0 ,1,2, 3… Subcapa : s, p, d, f… jv) Orbital Estado electrónico donde son iguales n , l y m l  Estos estados se diferencian por el m s
  17. 17. v) Funciones de onda Ψ (n,l, m l ,m s ) j) Ψ 1s
  18. 18. Debido a que la Ψ solo depende de r, tendríamos que reescribir la densidad de probabilidad solo en esta variable, Ψ  | Ψ | 2 : densidad volumétrica de probabilidad P(r) = 4  r 2 | Ψ (r) | 2 : densidad radial de probabilidad Un casquete esférico de grosor dr determina un volumen 4  r 2 dr, la probabilidad para este volumen será,
  19. 19. Grafico de P r y Ψ r r (a o ) y Ψ = Ψ 1,s z x P r 1 2
  20. 20. jj) Ψ 2s n=2  l= 0 ,1  s Simétrica radialmente 1 er estado excitado OBS : l=0  simetría esférica o radial
  21. 21. Grafico de P r y Ψ r Ahora, usando esta  , calculamos el valor esperado de r, z x y 5r 1 r (r 1 =a 0 ) P r 5 I0 0
  22. 22. El valor esperado será el más probable?
  23. 23. jjj) Ψ 2p n=2  l=0, 1  p, Asimetría Radial Estado excitado Ψ 2p (r,  ,  ) = Ψ 2p (r) Ψ 2p (  ,  ) La asimetría es producida por Ψ 2p (  ,  ) Donde la funciones p son orientacionales.
  24. 24. Grafico de P r y Ψ 2py (  ,  ) Observar como la parte angular de  2p ,  2p (  ,  ), es altamente direccional (asimétrica) z x y P r r (a 0 ) 5 12 0.2
  25. 25. 4.3 Descripción Electrónica de los elementos. Configuraciones. <ul><li>i) Descripción electrónica para el H </li></ul><ul><li>n cuánticos : n, l , m l , m s </li></ul><ul><li>Ψ n,l,ml,ms : posibles estados del e- </li></ul><ul><li>ii) Descripción electrónica de átomos multielectrónicos </li></ul><ul><li>H  He, Li, B …… </li></ul><ul><li>Usando los mismos estados de e - s : Ψ n,l,ml,ms </li></ul>k) Descripción electrónica de los elementos
  26. 26. <ul><li>iii) Principio de exclusión de Pauli </li></ul><ul><li> 1925 </li></ul><ul><li> Describe el # máximo de e - s por orbital : 2, </li></ul><ul><li> distinguiéndose por su m s </li></ul><ul><li>iv) Estados Electrónicos posibles para un Elemento </li></ul>
  27. 27. n=4 n l m l m s 1 0 0 2 0 0 1 -1 0 1 3 0 0 1 -1 0 1 2 -2 -1 0 1 2 4 0 0 1 -1 0 1 2 -2 -1 0 1 2
  28. 28. v) Regla de Hund “ La ocupación electrónica de orbitales de igual energía es tal que se efectúa con un número máximo de orbitales desapareados”. Esta forma de ocupación de las orbitales se debe a que el sistema atómico busca estados de menor energía. E 1 E 2 E 1 E 2
  29. 29. H He Li B Be C N 1s 1 1s 2 1s 2 2s 1 =[He]2s 1 1s 2 2s 2 1s 2 2s 2 2p 1 1s 2 2s 2 2p 2 1s 2 2s 2 2p 3
  30. 30. kk) Configuraciones electrónicas l ) Orden de llenado <ul><li>Nivel de energía </li></ul><ul><li>Regla de Hund </li></ul><ul><li>Z </li></ul>
  31. 31. ll ) Tabla Períódica Grupo I Alcalinos VIII Gases nobles IV-V Tierras Raras Lantánidos  “Super conductividad” Actínidos
  32. 32. * Tabla peridodica de nucleidos {Nucleos)? A Z kkk) Energia Las energías serán básicamente las iniciales { E= (-13.6 )/n 2 } pero afectadas de un Z efectivo,Z ef
  33. 33. Estos Z ef se debe a un apantallamiento electrónico del núcleo, +Ze- n=1 : (Z-1)=z ef n=2 : (Z-2)=z ef n=3 : (Z-10)=z ef :
  34. 34. 4.4 Transiciones electrónicas y espectros atómicos <ul><li>i) Transiciones electrónicas </li></ul>Ei Ef j) Absorción estimulada
  35. 35. jj) Emisión espontánea Ei Ef Transcurrido dicho intervalo de tiempo el electrón regresa al nivel i emitiendo un fotón jjj) Emisión estimulada Ei E* f E f * estado metaestable: el intervalo de tiempo en este caso puede ser de 10 -4 – 10 -5 s.
  36. 36. jv) Regla de selección para las transiciones La conservación de L conduce a las siguientes reglas l = +-1 y m l = 0, +-1 ii) Espectros atómicos l=0 l=1 Z=11 Z=12

×