Ingeniería civil

Química
Unidad i
Equipo:
Honorato Rodríguez Fernando Javier
Resendez baez miguel angel.

Adal ramon sanchez guerrerp

Ivan vaquez
1.1 El átomo y sus partículas subatómicas
Los átomos son las unidades más pequeñas y estables de la materia. Mantienen
todas las propiedades de un elemento químico. Se organizan y clasifican según sus
números atómicos, propiedades químicas y carga electrónica en la tabla periódica.
Los átomos están constituidos por partes más pequeñas denominadas partículas
subatómicas, que incluyen los protones, neutrones y electrones. Estas
microunidades se combinan y forman moléculas que interactúan entre ellas.
Características
- Son partículas muy livianas (de poco peso)
- Conservan sus propiedades originales cuando ocurre una reacción química.
- Se organizan o agrupan para formar moléculas
- Posee masa
- Posee niveles de energía
- Establece interacciones eléctricas entre protones y electrones
1.1.1 Rayos catódicos y anódicos
• Los rayos catódicos: son corrientes de electrones observados en tubos de vacío,
es decir los tubos de cristal que se equipan por lo menos con dos electrodos, un
cátodo y un ánodo en una configuración conocida como diodo. Cuando se calienta
el cátodo, emite una cierta radiación que viaja hacia el ánodo.
• Los rayos anódicos: también conocidos con el nombre de canales o positivos, son
haces de rayos positivos construidos por cationes atómicos o moleculares que se
desplazan hacia el electrodo negativo en un tubo de Crookes. Es un fenómeno
químico-físico por el cual algunos cuerpos o elementos químicos, llamados
radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas
radiográficas fecisterografias, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar
cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre otros.
 1.2- BASE EXPERIMENTAL DE LA TEORIA CUANTICA

La teoría cuántica, también conocida como mecánica cuántica, es un área de la

física cuyos principales objetos de estudio son los elementos que se encuentran a
nivel microscópico. Como por ejemplo átomos ,electrones y moléculas son ejemplos
de estructuras que habitan el mundo subatómico.
Las bases de la teoría fueron por el físico alemán Max Planck, que en 1900 postulo
que la materia solo puede emitir o absorber energía en pequeñas unidades discretas
llamadas cuantos.
La teoría cuántica nos dice que la luz no llega de una manera continua, estos
cuantos de energía se llaman fotones. Los fotones son las partículas
“fundamentales” de la luz, así como los electrones son las partículas fundamentales
de la materia.
La teoría cuántica se aplica en muchos campos diferentes, como física de
partículas, la química cuántica, nanotecnologías computación, criptografía y óptica.
 Por esta misma analogía , años después , Broglie desarrollo la teoría que formula
que la materia también tiene un carácter ondulatorio . La carga y la energía tiene
una estructura granular, al igual que la materia.
En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.
El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con cargas positivas,
los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, ósea
los neutrones.
En el siglo XIX fue posible medir la radiación de un cuerpo negro con mucha
precisión. La intensidad de esta radiación puede en principio ser calculada utilizando
las leyes de electromagnetismo. Planck , en 1900, debió de sacrificar los conceptos
básicos de la concepción ondulatoria de la radiación electromagnética.
Para resolver la catástrofe era necesario aceptar que la radiación no es emitida de
manera continua sino en cuantos de energía discreta, a lo que lamamos fotones
Consiste en la emisión de electrones por un metal o fibra de carbono cuando se
hace incidir sobre el una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en
general).
 Las propiedades características de las onda son su longitud y altura, así como el
numero de ondas que pasan por un punto determinado en un segundo, la longitud
de onda (que se representa con el símbolo de lambda), es la longitud entre puntos
iguales de ondas sucesivas, la frecuencia ,V(nu), es el numero de ondas que pasan
por un punto particular en un segundo y la amplitud de la onda es la longitud vertical
de la línea media de una onda a su resta o a su valle.
 1.2.1-TEORÍA ONDULATORIA DE LA LUZ.

La teoría ondulatoria de la luz se atribuye al físico holandés Christian Huygens. En la

primera exposición que hizo Huygens de esta teoría, dijo que la luz se propaga por
medio de ondas mecánicas que son producidas por un foco luminoso.
La teoría ondulatoria de la luz plantea que la luz emitida por una fuente está formada
por ondas, que corresponden al movimiento específico que sigue la luz al
propagarse a través del vacío.
para explicar el fenómeno de la interferencia de la luz, puede asumirse que su
naturaleza es ondulatoria, pues aparentemente se comporta como las ondas
mecánicas. Además, podemos considerar que el rayo luminoso coincide con la
dirección de propagación de la onda.
Todo fenómeno ondulatorio presenta dos características fundamentales: la longitud
de onda y la frecuencia. La longitud de onda es la distancia entre dos crestas
consecutivas o partes altas de la onda. En el agua esta distancia puede ser de
varios centímetros, mientras que en la luz es menor a una milésima de milímetro. La
frecuencia es el número de crestas que se forman en un intervalo de tiempo
determinado. Cuando este tiempo lo fijamos en un segundo, la unidad de medida es
el Hertz (Hz).
La teoría corpuscular, que la considera como un flujo de partículas que cumplen
con las leyes de la mecánica clásica, y la teoría ondulatoria de la luz que le atribuye
una naturaleza ondulatoria.
 1.2.2. RADIACIÓN DEL CUERPO
NEGRO Y TEORÍA DE PLANCK.

Un Cuerpo Negro es aquél que absorbe toda la radiación

electromagnética que recibe y emiten todas las frecuencias.
Cuando el cuerpo está caliente emite radiación electromagnética y
su comportamiento está gobernado por las siguientes leyes,
encontradas primero experimentalmente y cuya explicación teórica
fue dada por M. Planck (1900) lo que constituyó el primer éxito de
la Mecánica Cuántica.
 1.2.2. RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO Y
TEORÍA DE PLANCK.

En 1900 Planck formuló que la energía se radia en unidades pequeñas

separadas que llamamos cuantos. De ahí surge el nombre teoría · e =nhv
cuántica. · h=6.62 10-34 J·s, constante de
Según Planck, la energía emitida o captada por un cuerpo en forma de Planck
radiación electromagnética es siempre un múltiplo (n) de la constante h, · v = frecuencia de la radiación
llamada posteriormente constante de Planck por la frecuencia v de la
radiación. · A hv le llamó cuanto de energía.
Que un cuanto sea más energético que
otro dependerá de su frecuencia.
1.2.3. EFECTOS FOTOELECTRICO.
• El efecto fotoeléctrico es un fenómeno físico que ocurre cuando la luz incide sobre
un material y provoca la emisión de electrones. En otras palabras, cuando la luz
golpea la superficie de un material, puede transferir su energía a los electrones del
material, lo que resulta en la liberación de estos electrones. El efecto fotoeléctrico
fue estudiado por primera vez por el físico Albert Einstein y su explicación fue
fundamental para el desarrollo de la teoría cuántica. Según la teoría cuántica, la
luz se comporta tanto como onda como partícula. En el caso del efecto
fotoeléctrico, se considera que la luz está compuesta por partículas de energía
llamadas fotones.
¿ QUE SON LOS EFECTOS FOTOELECTRICOS?
El efecto fotoeléctrico es un fenómeno físico que ocurre cuando la luz incide sobre un material y provoca la emisión de
electrones. Aquí te explico brevemente los efectos del efecto fotoeléctrico:
• 1. Emisión de electrones: Cuando la luz incide sobre un material, los fotones de luz pueden interactuar con los
electrones en la superficie del material. Si la energía de los fotones es suficiente, pueden transferir energía a los
electrones y liberarlos del material en forma de electrones libres.
• 2. Dependencia de la frecuencia de la luz: La cantidad de energía necesaria para liberar los electrones depende de la
frecuencia de la luz incidente. Si la frecuencia de la luz es demasiado baja, los electrones no podrán ser liberados, sin
importar la intensidad de la luz. Solo los fotones con una frecuencia suficientemente alta pueden liberar electrones
• .3. Efecto inmediato: La liberación de electrones ocurre de manera instantánea una vez que los fotones de luz
interactúan con el material. No hay un retardo de tiempo entre la incidencia de la luz y la emisión de los electrones.
• 4. Energía cinética de los electrones emitidos: Los electrones emitidos en el efecto fotoeléctrico adquieren una
energía cinética que depende de la diferencia entre la energía del fotón incidente y la energía de un electrón en
reposo en el material. Esta energía cinética puede ser medida y utilizada para determinar la energía de los fotones
incidentes.
1.2.4 Espectros de emisión y series
espectrales.
ESPECTROS DE EMISIÓN: Son aquellos que se obtienen al descomponer las
radiaciones
emitidas por un cuerpo previamente excitado.
Los espectros de emisión continuos se obtienen al pasar las radiaciones de cualquier
sólido incandescente por un prisma. Todos los sólidos a la misma Temperatura
producen
espectros de emisión iguales
• Los espectros de emisión discontinuos se obtienen al pasar la luz de vapor
o gas excitado. Las radiaciones emitidas son características de los átomos
excitados.
• Series espectrales.

• Las diferentes líneas que aparecieron en el espectro del hidrógeno se podían

agrupan en diferentes series cuya longitud de onda es más parecida:

• Serie Lyman: Zona ultravioleta del espectro.

• Serie Balmer: Zona visible del espectro.
• Serie Paschen: Zona infrarroja del espectro.
• Serie Bracket: Zona infrarroja del espectro.
• Serie Pfund: Zona infrarroja del espectro.
• Serie Pfund: Zona infrarroja del espectro.
• Espectros de Absorción
•
Así como muchos importantes descubrimientos científicos, las
observaciones de Fraunhofer sobre las líneas espectrales del sol fue
completamente accidental. Fraunhofer no estaba observando nada de ese
tipo; simplemente estaba probando algunos modernos prismas que el había
hecho. Cuando la luz del sol pasó por una pequeña hendidura y luego a
través del prisma, formó un espectro con los colores del arco iris, tal como
Fraunhofer esperaba, pero para su sorpresa, el espectro contenía una
serie de líneas oscuras.
 1.3 Teoría atómica de Bohr.
• Según Tipler (1978)1 el modelo atómico de Bohr tiene una importancia
científica considerable, como ya se ha demostrado, pero posee serias
limitaciones cuando se quiere extender este modelo a los demás
átomos diferentes del hidrógeno. Con átomos que contienen más de un
electrón, se observó discrepancias entre las longitudes de onda de los
radios espectrales emitidos y los complementos de onda calculados. Sin
embargo, la física consiguió evolucionar basándose en los postulados
de Bohr que no tenían justificación teórica. La teoría de Bohr fue
ampliada, revisada y a pesar de las grandes modificaciones que fueron
introducidas, permanecía incompleta, porque no explicaba todos los
fenómenos observados. Entonces se constató que la deficiencia era del
modelo porque no representaba la realidad de la naturaleza.
• Las limitaciones del modelo de Bohr fueron el punto de partida para el
desarrollo de la Mecánica Cuántica, cuyos conceptos, mucho más amplios,
explican la estructura del átomo. Sin embargo, las ecuaciones obtenidas a
través de la mecánica cuántica no permiten la visualización de un "modelo"
de átomo y, por esta razón el modelo planetario de Bohr permanece como
una necesidad para comprender la teoría atómica (Halliday, Resnick,
Walke, 2005)
• En su teoría Bohr explica el comportamiento de un electrón del átomo de
hidrógeno, en órbita circular fija. Más tarde, en 1915, el propio Bohr y
Sommerfeld admitieron la existencia de orbitales elípticos, donde el núcleo
del átomo ocupa uno de los focos. Con el concepto de orbitales elípticos, se
podría concluir que puede existir varios conjuntos de orbitales con
momentos angulares diferentes, pero con la misma energía.
• Esto obligó a introducir otro número cuántico (l), el orbital. Finalmente en
1925, fue introducido el cuarto número cuántico, spin (s), para indicar el
sentido de rotación del electrón sobre su propio eje. Por lo tanto, el estado
energético de un electrón orbital está caracterizado por un conjunto de
números cuánticos (n, l, m, s).