Unidad 2

• Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura, Universidad Nacional del Nordeste, QUÍMICA GENERAL, Carreras: Licenciatura en Ciencias Químicas, Profesorado en Ciencias Químicas y del Ambiente, Bioquímica
• UNIDAD II, LAS RADIACIONES LUMINOSAS

  • VISIBLES
  • INVISIBLES

  
• RAYOS


  • X
  • UV (ULTRAVIOLETA)
  • IR (INFRARROJO)

  
• RADIACIONES EMITIDAS POR RADARES, ANTENAS DE TV Y RADIOS
• TEORÍA CORPUSCULAR


  Postula que las radiaciones luminosas están formadas por un conjunto de partículas llamadas cuantos o fotones. Un cuanto es la mínima cantidad de energía radiante que puede perder o ganar un objeto.
• TEORÍA ONDULATORIA

  La luz está formada por Ondas Electromagnéticas que tienen un campo eléctrico y otro magnético oscilantes. Estas ondas se crean en la fuente luminosa y se propagan por el espacio vacio o en un medio material transparente.
• La TC explica, por ejemplo el efecto fotoeléctrico.
• La TO explica, por ejemplo los colores de la radiación.

  
• Radiación electromagnética


  Es un tipo de campo electromagnético variable, es decir una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro sin necesidad de un medio material.
• Longitud de onda (λ)


  Es la distancia entre dos máximos consecutivos.

  
• Frecuencia (υ)


  Es el número de repeticiones por unidad de tiempo de un determinado punto de la onda (máximo, mínimo, inflexión, etc).

  
• Velocidad de la luz (c)

  En el vacío tiene un valor de 3.108 m/s.
• Energía de las radiaciones

  E = h.υ, donde h es la constante de Planck (h=6,62.10-34 J.s)

  
• Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas.

  
• Longitudes de onda de la luz visible

  • Luz azul: ≈ 400 nm
  • Luz verde: ≈ 500 nm
  • Luz amarilla: ≈ 550 nm
  • Luz roja: ≈ 700 nm

  
• Ejercicios

  1. Calcular la frecuencia de la luz roja de un semáforo (λ=712 nm)

  2. Calcular la longitud de onda de las microondas domésticas (f=2,44 . 109 Hz)

  3. Calcular la energía de una radiación de 175,5 MHz

  4. Calcular la longitud de onda de una emisora de radio a 36,6 MHz

  5. Calcular la longitud de onda de una radiación de 90,90 MHz

  6. Calcular la energía de la radiación amarilla (λ=500 nm)

  7. Comparar la longitud de onda de la luz roja y azul

  
• Desintegración espontánea de átomos que tienen núcleos inestables, con emisión de Rayos α, β y γ y Neutrones.

  
• Tipos de radiación

  • Radiación alfa
  • Radiación beta
  • Radiación gamma
  • Radiación de neutrones
  • Rayos X

  
• Poder Penetrante de las Radiaciones

  • Radiación alfa: Baja penetración (hoja de papel, piel humana)

  Radiación beta: Penetración media (piel, metal, madera)

  Radiación gamma: Alta penetración (plomo, cemento)

  
• La radiación alfa, beta y gamma fueron identificadas por Ernest Rutherford entre 1898 y 1902.

  
• Los rayos X tienen menor capacidad de penetración que los rayos gamma, ya que los rayos gamma tienen origen nuclear mientras que los rayos X tienen origen en la reestructuración de los electrones en la corteza atómica.

  
• Decaimiento radiactivo


  Decaimiento alfa: Emisión de núcleos de helio

  Decaimiento beta negativo: Emisión de electrones

  Decaimiento beta positivo: Emisión de positrones

  
• En las reacciones nucleares se cumple el principio de conservación de la masa y la energía establecido por Albert Einstein: E=m.c^2
• Modelos atómicos

  • Dalton (1803)

  Thomson (1904)

  Rutherford (1911)

  Bohr (1913)

  Schrödinger (1926)

  
• Modelo atómico de Bohr


  1. El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares permitidas.

  2. Cada órbita permitida tiene una energía definida, es decir la energía está cuantificada.

  3. Cuando el electrón se halla en una órbita permitida es estable, es decir no irradia energía, sólo puede ganar o perder energía cuando pasa de una órbita permitida a otra.

  4. Para que el electrón se halle en una órbita permitida debe cumplir con la condición cuántica, la cual establece que el momento angular del electrón debe ser un múltiplo entero de la cantidad (h/2).
• Si se analiza las radiaciones que producen los átomos de un elemento, se obtiene un conjunto de líneas con una longitud de onda definida, que se denomina espectro atómico.

  
• Teoría de Bohr


  Modelo atómico de Bohr o de Bohr-Rutherford, primer modelo atómico en el que se introduce una cuantización a partir de ciertos postulados

  
• Postulados de la teoría de Bohr aplicada al átomo de hidrógeno


  • El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares permitidas
  • Cada órbita permitida tiene una energía definida, es decir la energía está cuantificada
  • Cuando el electrón se halla en una órbita permitida es estable, es decir no irradia energía, sólo puede ganar o perder energía cuando pasa de una órbita permitida a otra
  • Para que el electrón se halle en una órbita permitida debe cumplir con la condición cuántica, la cual establece que el momento angular del electrón debe ser un múltiplo entero de la cantidad (h/2)
• Si se analiza las radiaciones que producen los átomos de un elemento, se obtiene un conjunto de líneas que tienen una definida

  
• Espectro atómico


  Conjunto de líneas que se obtiene al analizar las radiaciones que producen los átomos de un elemento, que es único para cada elemento

  
• Identificar a un elemento es posible porque siempre produce el mismo conjunto de líneas
• Analizar cómo están distribuidos los electrones en los átomos permite saber las series espectrales del hidrógeno
• Ejercicio 1

  1. Calcular la longitud de onda de la radiación emitida por un átomo de hidrógeno cuando un electrón realiza una transición entre los niveles n1=2 y n2=3

  2. La radiación emitida corresponde a la serie de Balmer

  
• Ejercicio 2

  1. Un átomo de hidrógeno inicialmente en su estado fundamental absorbe una radiación de 95 nm

  2. El átomo se excita al estado superior n=5

  
• Constante de Rydberg (RH)

  2,179.10-18 J
• Dualidad onda-partícula (de Broglie, 1924)

  Toda partícula en movimiento tiene asociada un carácter ondulatorio llamado onda de materia, que nunca se separa de la materia, no son ondas electromagnéticas y no se mueven a la velocidad de la luz

  
• Ejercicio 1


  Calcular la longitud de onda de De Broglie asociada a una persona de 70 kg que se mueve a una velocidad de 2 m/s
• Ejercicio 2


  Calcular la longitud de onda de De Broglie asociada a un virus de 10-18 g de masa que se mueve por la sangre con una velocidad de 0,20 m/s
• Principio de incertidumbre de Heisenberg (1926)


  Es imposible conocer con certeza el momento lineal (p = m v) y la posición de una partícula simultáneamente
• Es imposible conocer simultáneamente y en forma precisa la posición y la velocidad del electrón para trazar su trayectoria cuando se mueve alrededor del núcleo