Átomo de Hidrógeno

2015

PRÁCTICA #7EQUIPO:Romo Ramírez Daniela María.Ramos Saldaña Jacob Azael.Ruiz Luna Fabián.Medina Ortiz Alberto.

LABORATORIO DE FÍSICA MODERNA | División de Ciencias Naturales y Exactas

ÁTOMO DE HIDRÓGENO

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PRÁCTICA #7Átomo de Hidrógeno

Objetivo: Visualizar y analizar mediante un simulador virtual diferentes modelos del átomo de hidrogeno asícomo el espectro electromagnético de absorción y emisión presente en el átomo de hidrogeno.

INTRODUCCIÓN:

El modelo atómico de Bohr.

Al mismo tiempo (1913) que Bohr establecía la relación entre las longitudes de onda espectrales y los nivelesde energía, propuso un modelo del átomo de hidrógeno. Con este modelo, que ahora se llama modelo deBohr, pudo calcular los niveles de energía del hidrógeno, y obtener su concordancia con los valoresdeterminados a partir de los espectros.

El descubrimiento de Rutherford, del núcleo atómico, originó una duda importante. ¿Qué mantenía a loselectrones con carga negativa a distancias relativamente grandes (,10210 m) del núcleo tan pequeño (,10214m) con carga positiva, a pesar de su atracción electrostática? Rutherford sugirió que quizá los electronesgiraban en órbitas en torno al núcleo, justo como los planetas giran alrededor del Sol.

Pero, de acuerdo con la teoría electromagnética clásica, toda carga que acelera (ya sea oscilante o giratoria)irradia ondas electromagnéticas. Por tanto, la energía de un electrón en órbita debería disminuir en formacontinua, su órbita debería contraerse cada vez más, y rápidamente describiría una espiral hacia el núcleo(figura 38.18). Todavía peor, de acuerdo con la teoría clásica, la frecuencia de las ondas electromagnéticasemitidas debería ser igual a la frecuencia de revolución. A medida que los electrones irradiaban energía, susrapideces angulares cambiarían en forma continua, y emitirían un espectro continuo (una mezcla de todas lasfrecuencias) y no los espectros de líneas que se observan en realidad.

Para resolver este problema, Bohr hizo una propuesta revolucionaria. Postuló que un electrón en un átomopuede moverse en torno al núcleo en ciertas órbitas estables, circulares, sin emitir radiación, al contrario delas predicciones de la teoría electromagnética clásica. De acuerdo con Bohr hay una energía definida asociadacon cada órbita estable, y un átomo sólo irradia energía cuando hace una transición de una de esas órbitas aotra. La energía se irradia en forma de un fotón, con energía y frecuencia determinadas por la ecuación, hf=Ei - Ef.

Modelo actual del átomo.

Al ser detectadas algunas inconsistencias en el modelo de Bohr, tales como cierta arbitrariedad en la regla dela cuantización, diferencias entre las longitudes de ondas calculadas y las observadas, cómo se producían lasondas electromagnéticas, etc..., se hizo palpable la necesidad de introducirle importantes y satisfactoriasmodificaciones originando un nuevo modelo, llamado la mecánica ondulatoria. El modelo actual del átomofue propuesto por Erwin Schröedinger, pero resume la contribución de Broglie.

Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de onda, el cuadrado de la cual representa laprobabilidad de presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce comoorbital. Los números cuánticos se denominan con las letras n, m, l y s y nos indican la posición y la energía delelectrón. Ningún electrón de un mismo átomo puede tener los mismos números cuánticos.

Los números cuánticos sirven a su vez para entender la información que aporta la configuración electrónica.De esta forma se pueden obtener los números cuánticos de los electrones de los niveles superiores. Para

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mayor facilidad se presentará una tabla para asignar los números cuánticos correctos, conociendo laconfiguración electrónica y la localización exacta del electrón.

MÉTODOLOGÍA:

1. Se utilizó el applet de la siguiente página: http://phet.colorado.edu/en/simulation/hydrogen-atom2. Se eligió el modelo atómico a estudiar, en este caso se comparará el modelo de Bohr y Schrödinger.3. Elegir el tipo de luz que incide sobre el átomo de hidrogeno.4. Se da el botón de Play, para iniciar el applet.5. Observar lo ocurrido en cada modelo.

RESULTADOS Y OBSERVACIONES:

Modelo de Bohr:

ÁTOMO DE HIDRÓGENO

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ÁTOMO DE HIDRÓGENO

4

Modelo de Schrodinger:

NIVEL DE ENERGÍA(eV)

FOTONES EMITIDOS(nm)

ESPECTRO

4-2 500 Visible (azul)2-1 92 UV1-2 92 UV1-6 92 UV6-1 92 UV

Tabla 1: datos del modelo de Bohr

ÁTOMO DE HIDRÓGENO

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NIVEL DE ENERGÍA(eV)

FOTONES EMITIDOS(nm) ESPECTRO

(1,0,0)-(2,1,0) 92 UV(2,1,0)-(1,0,0) >92(1,0,0)-(6,1,1) 92 UV(6,1,1)-(1,0,0) >92(1,0,0)-(6,1,1) 92 UV

Tabla 2: datos del modelo atómico de Schrödinger

CONCLUSIONES:

Se pudo observar las diferencias entre cada modelo atómico planteado a lo largo de la historia y gracias alapplet también se pudo visualizar más fielmente el modelo del átomo de hidrogeno.

Se decidió estudiar estos modelos ya que son los dos modelos más modernos y a su vez son muy diferentes ycon el applet pudimos observar más de cerca esas diferencias.

BIBLIOGRAFÍA:

http://phet.colorado.edu/en/simulation/hydrogen-atom