modelo atómico de bohr

NATURALEZA CORPUSCULAR DE LA MATERIA
Naturaleza atómica de la materia.
Composición de los átomos.
Modelo atómico de Thompson.
Modelo atómico de Rutherford.
Espectros de emisión.
Modelo atómico de Bohr
Experimento de Frank-Hertz
NATURALEZA CORPUSCULAR DE LA MATERIA
• Leucipo y Demócrito (Grecia): Noción filosófica.
• Lavoisier y sra. (Francia 1765): Conservación de la
masa en reacciones químicas.
• Dalton: Ley de proporciones múltiples de componentes
(estequiometría).
• Avogadro: Numero de moléculas de los gases
• Maxwell: Teoría cinética de los gases, P y T
propiedades estadísticas del movimiento molecular.
• Einstein: Movimiento Browniano, origen atómico de la
materia.
COMPOSICIÓN DE LOS ÁTOMOS
M. Faraday
(1833)
M. Curie
(1890)
J.J. Thompson
(1897)
Electrólisis:
H 2O  N aCl
qz
M liberada 
Valencia
Radioactividad: Existencia de
partículas subatómicas
Rayos catódicos = e
e
Para diferentes metales
m
COMPOSICIÓN DE LOS ÁTOMOS
R. Millikan
Medición exacta de e .
(1909)
Existencia del electrón
E. Rutherford
(1913)
m
Dispersión
Núcleo positivo
Nube negativa
R  1014 m
R  1010 m
MODELO DE THOMPSON(1898)
El átomo tiene estructura!
Fuerza de Lorentz
Fuerza de Coulomb
1. Determinación de v
qE  qvx B 
E V
vx  
B Bd
MODELO DE THOMPSON(1898)
vy
y

vx
d
l
2. Determinación de e/m (B = 0)
F eE eV
eVt
ay 


 vy  a yt 
me me me d
me d
t
l lBd
elB

 vy 
vx
V
me
eB 2ld
tan   

vx
meV
vy
e
V
 2  1.7588 1011C/Kg
me B ld
MODELO DE THOMPSON(1898)
Pudin de pasas
Cargas negativas puntuales (electrones) distribuidas
uniformemente en un fondo continuo de carga positiva
Modelo de Thompson: No explica la emisión del Hidrógeno!!
ESPECTROS DE EMISION DE LUZ
Sólidos
Radiación de
cuerpo negro
Gases
Espectros discretos
series de Balmer
LÍNEAS DE EMISIÓN Y ABSORCIÓN
Espectroscopía óptica
Alemania: (1860) Gustav Kirchoff
(1900) R. Bunsen
(1885): Johan Jakov Balmer
H   Roja  n  3
H   Verde  n  4
H   Azul  n  5
n  3,4,5
8
C2  3645.6 10 cm
H   Violeta  n  6
Predijo nuevas líneas para n > 6 !
LÍNEAS DE EMISIÓN Y ABSORCIÓN
Balmer extrapola su fórmula a otras series de líneas
Hoy se conoce:
m  3  n  4,5,6,...
m  4  n  5,6,7,...
LÍNEAS DE EMISIÓN Y ABSORCIÓN
Series
 nf
Serie nf
Nombre
Rango
1
Lyman
Ultravioleta
2
Balmer
Visible, UV
3
Paschen
Infrarrojo
4
Brackett
Infrarrojo
5
Pfund
Infrarrojo
MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD
N: Densidad superficial de
átomos blanco.
n: Flujo de partículas
.
A: Área del detector.
R: Distancia al detector.

MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD
El experimento se desvía de la ecuación cuando las
partículas “tocan” el núcleo.
Distancia de máximo acercamiento
dm
1919: La ecuación falla para
Para el aluminio

FALLAS EN LOS MODELOS
Thompson
Pastel de Pasas
Rutherford
Electrones
alrededor del
átomo con
distribución
desconocida
• M núcleo  2Z y M protones  Z ¿dónde está el
resto de la masa?
Dispersión de Rutherford
de  grandes.
• ¿Estabilidad de los protones bajo la
repulsión de Coulomb? (1921, Chadwick
“fuerza fuerte” (strong force)).
• Emisión de radiación EM sin colapso de
los electrones hacia el núcleo.
MODELO ATÓMICO DE BOHR
1913
POSTULADOS
Carga positiva en el núcleo Q = Ze.
R  1015 m  1 fm
1. El electrón se mueve en órbitas
circulares clásicas por atracción
de Coulomb.
2. Órbitas cuantizadas donde el
electrón no radía energia.
Ln  n
E  h
3. El átomo radía energía cuando
el electrón salta de una órbita a
otra: hn = Ef - Ei
4. Las órbitas satisfacen
Ln  n
MODELO ATÓMICO DE BOHR

r
Órbitas debido a interacción de Coulomb.
Equilibrio entre la fuerza de Coulomb y la fuerza
centrífuga.
MODELO ATÓMICO DE BOHR
MODELO ATÓMICO DE BOHR
Energía de ionización
Radio de Bohr
MODELO ATÓMICO DE BOHR
Niveles de energía
Energía de ionización
Número cuántico
n  1,2,3,...
FRECUENCIA DE EMISIÓN
Igual que Balmer!
SERIES DE EMISIÓN
ATÓMOS HIDROGENOIDES
Para átomos ionizados con un solo electrón:
EXPERIMENTO DE FRANCK-HERTZ
Confirmación experimental de los niveles de energía
atómicos 1914
FALLAS DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR
• ¿Cómo se mantiene unido el núcleo?
• ¿Porqué los electrones no radían y caen al núcleo?
• ¿Porqué las orbitas están cuantizadas?
Física cuántica
Fallas del modelo atómico de Bohr:
• Estructura Hiperfina del átomo de hidrógeno.
• Sommerfield: Órbitas elípticas con dos números
cuánticos: nr , n
• Cálculo relativista de la masa efectiva.
Mm

M m

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