Teoría Cuántica y Luz Visible

Teoría Cuántica y Estructura Electrónica de los Átomos

• La teoría cuántica estudia el comportamiento de los electrones.
• Las propiedades de las ondas y la naturaleza ondulatoria de la luz son fundamentales para comprender el comportamiento de los electrones.
• El comportamiento de los electrones se puede explicar analizando la luz absorbida o emitida por las sustancias.

Luz Visible

• La luz visible es un tipo de radiación electromagnética.
• La radiación electromagnética transporta energía a través del espacio, por lo que también se conoce como energía radiante.

Tipos de Radiación Electromagnética

• La radiación electromagnética se clasifica en diferentes tipos según su longitud de onda y frecuencia.
• Los tipos incluyen rayos gamma, rayos X, ultravioleta, visible, infrarrojo, microondas y ondas de radio.
• Existen diferentes aplicaciones para cada tipo.
• Las imágenes pueden ser generadas mediante alguno de estos tipos de radiación.
• La longitud de onda y frecuencia presentan una relación inversamente proporcional.

Radiación Electromagnética

• La velocidad de la radiación electromagnética (velocidad de la luz) es constante y equivale a 3.0 x 10⁸ m/s.
• La luz tiene características ondulatorias que se pueden describir en función de su longitud de onda y frecuencia.

Longitud de Onda y Frecuencia

• La longitud de onda (λ) es la distancia entre dos crestas o valles consecutivas de una onda. Se mide en metros (m) o unidades derivadas como nanómetros (nm).
• La frecuencia (ν) es el número de longitudes de onda que pasan por un punto dado en un segundo. Se mide en hercios (Hz) o s⁻¹.
• La amplitud es la intensidad de la radiación.

Propiedades de las Ondas

• La longitud de onda y la frecuencia de una onda están inversamente relacionadas.
• Dos ondas con longitudes de onda diferentes pueden tener la misma amplitud y velocidad.

Relación entre Longitud de Onda y Frecuencia

• La velocidad de la luz (c) es igual al producto de la longitud de onda (λ) y la frecuencia (ν): νλ = c
• La longitud de onda y la frecuencia tienen una relación inversamente proporcional.

Ejemplo 7.1

• En este ejemplo se calcula la frecuencia de la luz verde de un semáforo.
• Se proporciona la longitud de onda de la luz verde y se utiliza la relación νλ= c para calcular la frecuencia.
• Se obtiene un resultado de frecuencia de luz.

Ejercicio de Práctica

• Se calcula la longitud de onda de una onda electromagnética con una frecuencia dada.

Teoría Cuántica de Planck

• Los objetos calientes emiten radiación.
• Max Planck estableció la hipótesis de que la energía solo se puede liberar o absorber en paquetes, llamados cuantos.
• La energía de estos cuantos es equivalente a E = hν

Constante de Planck

• La constante de Planck (h) es igual a 6.63 x 10⁻³⁴ J·s.

Efecto Fotoeléctrico y Fotones

• El efecto fotoeléctrico es la emisión de electrones por metales cuando la luz incide sobre ellos.
• Einstein propuso que la energía radiante incidente sobre la superficie de un metal se comporta como paquetes de energía llamados fotones (con E = hv) .
• Estos fotones hacen que los electrones se desprendan.

Ejemplo 7.2

• En este ejemplo se calcula la energía de un fotón.
• Se utiliza la fórmula E = hc/λ para calcular la energía conociendo la longitud de onda del fotón.

Teoría de Bohr del átomo de Hidrógeno

• La energía radiante puede emitir una sola longitud de onda, llamada monocromática.
• Cuando la luz emite varios largos de onda, se le llama espectro.
• Los espectros que contienen luz de ciertas longitudes de onda se llaman espectros de líneas.
• El espectro de emisión del hidrógeno tiene cuatro líneas.

Espectros de Líneas y Modelo de Bohr

• Balmer estudió el espectro de emisión del Hidrógeno y observó la presencia de cuatro líneas.
• La ecuación de Ryberg se utiliza para calcular las longitudes de onda de las cuatro líneas del espectro.

Mecánica Cuántica

• La ecuación de Schrödinger describe el comportamiento ondulatorio de los electrones.
• Se utiliza la probabilidad para determinar la posición del electrón.
• Los números cuánticos se utilizan en la mecánica cuántica.

Orbitales y Números Cuánticos

• El número cuántico principal (n) describe el nivel de energía del electrón, con valores enteros positivos, mayor valor n, mayor energía.
• La fórmula para determinar el número de electrones que caben en un nivel es 2n².

Número Cuántico Angular o Azimutal (l)

• Describe la forma de los orbitales (s, p, d, f, etc.).
• Los valores permitidos de l van de 0 a n - 1.

Número Cuántico Magnético (m_l)

• Describe la orientación del orbital en el espacio.
• Los valores permitidos van de -l a +l.
• En cada orbital caben dos electrones.

Espín Electrónico (m_s)

• Describe el giro magnético del electrón (espín).
• Puede tener dos valores permitidos: +½ y -½.

Configruración Electrónica

• Es la forma en que se distribuyen los electrones en los orbitales de un átomo.
• La configuración más estable es aquella donde los electrones ocupan los niveles de menor energía.
• Se puede usar la regla de Hund para completar los orbitales.

Regla de Hund y configuración electrónica

• La regla de Hund en el contexto de la configuración electrónica establece cómo los electrones se distribuyen en los orbitales dentro de un subnivel.
• Determina la configuración más estable asignando electrones a orbitales vacíos o semivacíos antes de emparejarlos.

Diagramas Orbitales

• Los diagramas orbitales son utilizados para representar la configuración electrónica, por medio de flechas orientadas hacia arriba o abajo que indican el spin del electrón.
• Se utiliza la regla de Hund para el ordenamiento de spin en caso de que haya orbitales disponibles.
• Se completa los orbitales semillenos antes de completar los que están vacíos.

Ejemplos de configuración electrónica

• Se muestra ejemplos de la configuración electrónica para Mg (12), Co (27) y I (53)

Explora los conceptos de la teoría cuántica y la estructura electrónica de los átomos. Este quiz abarca la naturaleza de la luz visible y los diferentes tipos de radiación electromagnética. Aprenderás sobre las propiedades de las ondas y cómo se relacionan con el comportamiento de los electrones.