Espectro Atomico de Lineas
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I. INTRODUCCION TEMA: ESPECTRO ATOMICO DE LINEAS II. DESARROLLO DE CONTENIDOS A. OBJETIVOS: Determinación de los niveles de energía de diferentes elementos químicos gaseosos. Aprender sobre los espectros y las franjas que éstos nos muestran de los elementos utilizados en la práctica B. MARCO TEORICO: Una de las consecuencias más importantes y fundamentales de la mecánica cuántica fue el establecimiento de un nuevo concepto: el de los niveles de energía; el cual establece que la energía de un sistema ligado, está cuantificado; esto es, la energía de dicho sistema tiene sólo ciertos valores, los cuales generalmente son múltiplos enteros de un valor fundamental o estado base. Muchos experimentos han comprobado la existencia de dichos estados estacionarios o niveles de energía. Uno de ellos es el que se refiere al "espectro de emisión" de átomos excitados. Cuando a un electrón dentro de un sistema estable se le entrega energía externa, este realiza un salto cuántico a un nivel de energía superior; cuando esta energía externa deja de actuar, el electrón excitado tiende a volver a su nivel de energía básica; en esta transición, el electrón emite un fotón de energía igual a la que recibió para pasar al nivel excitado de energía. Muchas de estas transiciones están en la región visible del espectro electromagnético, lo cual nos permite establecer un sencillo experimento para establecer directamente la frecuencia o longitud de onda del fotón emitido y usando la relación de Max Planck, podemos determinar su energía y así comparar con los valores teóricos.' Para el átomo de Hidrógeno, se cumple que: En = - 13.607 Z2 / n 2 (eV) Donde: Z = Número atómico n = 1,2,3 ... (Enteros Positivos) La radiación producida por una fuente luminosa, si es analizada por un espectrógrafo, puede que llegue, algunas veces, a presentar un espectro continuo, sin interrupciones, que se puede extender desde el infrarrojo lejano hasta el extremo ultravioleta. Pero en otras ocasiones, el espectro puede que se forme por líneas, que pueden ser brillantes u oscuras que corresponden a emisiones o absorciones de radiación en un rango muy pequeño de longitudes de onda. No es raro el caso que el espectro de líneas se halle superpuesto al espectro continuo. Cuando se excitan en la fase gaseosa, cada elemento da lugar a un espectro de líneas único. La espectroscopia es un medio de suma utilidad para analizar la composición de una sustancia desconocida. A finales del siglo XIX se descubrió que las longitudes de onda presentes en un espectro atómico caen dentro de determinados conjuntos llamados series espectrales. Fórmulas empíricas Serie de Balmer (1885). Espectro visible del H. Serie de Lyman. Ultravioleta. Series en el Infrarrojo.
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I. INTRODUCCIONTEMA: ESPECTRO ATOMICO DE LINEASII. DESARROLLO DE CONTENIDOSA. OBJETIVOS: Determnacn de os nvees de energade dferentes eementos qumcosgaseosos. Aprender sobre os espectros y asfran|asque stosnosmuestran deoseementos utzados en a prctcaB. MARCO TEORICO:Unadeasconsecuencasmsmportantesyfundamentaesdeamecncacuntcafueeestabecmento de un nuevo concepto: e de osnvees de energa; e cua estabece que aenerga de un sstema gado, est cuantcado;esto es, a energa de dcho sstema tene socertos vaores, os cuaes generamente sonmtpos enteros deunvaor fundamenta oestado base.Muchos expermentos han comprobado aexstenca de dchos estados estaconaros onveesdeenerga. Unodeeosese quesereere a "espectro de emsn" de tomosexctados.Cuando a uneectrndentro de unsstemaestabe se e entrega energa externa, estereaza un sato cuntco a un nve de energasuperor;cuandoestaenergaexterna de|adeactuar, e eectrn exctado tende a vover a sunve deenergabsca; enestatranscn, eeectrnemteunfotndeenergagua aaque recb para pasar a nve exctado deenerga.Muchas de estas transcones estn en a regnvsbede espectroeectromagntco, ocuanos permte estabecer un senco expermentoparaestabecer drectamenteafrecuenca oongtud de onda de fotn emtdo y usando areacn de Max Panck, podemos determnar suenerga y as comparar con os vaores tercos.'Para e tomo de Hdrgeno, se cumpe que:En = - 13.607 Z2 / n2 (eV)Donde:Z = Nmero atmcon = 1,2,3 ... (Enteros Postvos)La radacn producda por una fuente umnosa, ses anazada por un espectrgrafo, puede queegue, agunas veces, apresentar unespectrocontnuo, sn nterrupcones, que se puedeextender desde e nfrarro|o e|ano hasta eextremoutravoeta. Peroenotras ocasones,eespectro puede que se forme por neas, quepueden ser brantes u oscuras que correspondena emsones oabsorcones de radacnenunrango muy pequeo de ongtudes de onda. No esraroe casoquee espectrodeneassehaesuperpuesto a espectro contnuo. Cuando se exctan en a fase gaseosa, cadaeemento da ugar a un espectro de neas nco. La espectroscopa es un medo de suma utdadpara anazar a composcn de una sustancadesconocda. A naes de sgo XIX se descubr que asongtudes de onda presentes en un espectroatmcocaendentrodedetermnadoscon|untosamados series espectrales. Frmulas empricasSere de Bamer (1885). Espectro vsbe de H. Sere de Lyman. Utravoeta. Seres en e Infrarro|o. EQUIPO: Fuente de ata tensn Restato Lmparas espectraes Espectroscopo Fuente de uzPROCEDIMIENTO:1. Utce e soporte vertca para asegurar a mpara espectra, cudando de no apretar demasado os soportes horzontaes.2. Conecte os termnaes de a fuente de tensn, a os de restato y encenda dchafuente.3. Cooque e comador de espectroscopo de0.05 a 0.10 m. de a mpara. espectra e guamente a mpara de uz respecto de vsor de escaa.4. Despazando y rotando e espectroscopo, ocace a espectro emtdo y a escaa. No modque esta geometra de expermento.5. Anote cada nea espectra, su coor y su correspondente vaor de escaa. Repta este procedmento con cada mpara espectra.TABULACION DE DATOSElemento: MercurioCOLORVERDE VIOLETA AMARILLOIZOUIERDADERECHAIZOUIERDADERECHAIZOUIERDADERECHAY |cm| 33.8 34.3 27 27 36.3 37.1X |cm| 97 97 97 97 97 97S |cm| 102.72 102.89 100.69 100.69 103.57 103.85sin =YS0.32 0.33 0.26 0.26 0.34 0.35=d sin5.38572E-075.454E-074.4159E-074.4159E-075.7226E-075.8281E-07Elemento: i!ro"enoCOLORAZUL AMARILLO RO|OIZOUIERDADERECHAIZOUIERDADERECHAIZOUIERDADERECHAY |cm| 27.0 27.5 33.3 24.1 37.5 39.3X |cm| 87 87 87 87 87 87S |cm| 91.09 91.24 93.16 90.28 94.74 95.46sin =YS0.29 0.30 0.35 0.26 0.39 0.40=d sin4.86797E-074.9475E-075.8317E-074.3966E-076.4262E-076.669E-07PREGUNTASA. Construya una tabla de espectros paracada elemento, a colores. HIDROGENO: MERCURIO:B. Usando la relacin de Planck, obtenga lasenergasrespectivasparacadanivel, detodosloselementos utilizados y construya el diagrama deniveles de energa.Elemento: MercurioPara=5380107m.E=hf =h c=( 6.6261034Js)(3108 ms )5.38107m.=3.6951019JE=3.6951019J 1eV1.6021019J =2.306eV . Para4.416107m.E=hf =h c=( 6.6261034Js)(3108 ms )4.416107m.=4.5011019JE=4.5011019J 1eV1.6021019J=2.809eV .Para=5.828107m.E=hf =h c=( 6.6261034Js)(3108 ms )5.828107m.=3.4111019JE=3.4111019J 1eV1.6021019J=2.129eV .n=1E1=2.129eV ; =5.828107mn=2E2=2.809eV ; =4.416107mn=3E3=2.306eV ; =5.38107mElemento: HidrogenoPara=4.868107m.E=hf =h c=( 6.6261034Js)(3108 ms )4.868107m.=4.0831019JE=4.0831019J 1eV1.6021019J=2.549eV .Para=4.396107m.E=hf =h c=( 6.6261034Js)(3108 ms )4.396107m.=4.5221019JE=4.5221019J 1eV1.6021019J=2.823eV .Para=6.669107m.E=hf =h c=( 6.6261034Js)(3108 ms )6.669107m.=2.9811019JE=2.9811019J 1eV1.6021019J =1.861eV .n=1E1=1.861eV ; =6.669107mn=2E2=2.823eV ; =4.396107mn=3E3=2.549eV ; =4.868107mC. Compare tres de sus niveles obtenidosexperimentalmente con los respectivos valorestericos y expliue el poru! de las di"erencias.Los datos tericos recogidos del espectro que elhidrgenoemite, dentrodel visile, son! enunaciertalongituddeondadelA"ul #$%&% A',en otra el amarillo#&()) A', otra del ro*o #(%)) A' +omparando nosotros medimos una ,ran*a de coloranaran*ado entre #()))A - (.))A', un color celeste entre#$())A / $%))A' 0 la violeta entre #$)))A / $.))A'1 Locual nosindicaquetenemosunpeque2omargendeerror1El 3ercurio#4g' emiteradiacinendoslongitudesdeondadel visile! &$() A #color verde' 0$5&% A #color6ndigo'1+omparando para el 3ercurio tenemos una ,ran*a verdeentre #&.))A -&$))A' 0 el a2il no lo tenemos por e,ectodequeha6al6neasqueeranpr7cticamenteimposiledistinguir su color1#. Por u! son di"erentes los espectros de losdistintos elementosSon di,erentes por el hecho de que la estructura atmicade cada elemento en la naturale"a est7 dada de cierta 08nica manera para cada uno, ele,ecto delespectro sedaal enviarun,otnhacia un electrndeunnivel deenerg6a del 7tomo del elemento estudiado, si utili"amoslas ,rmulas de 9ohr, nos damos cuenta que porel camio entre n8meros atmicos otendremos unacantidad di,erente de energ6a1Enlapr7cticanoe:isteunadi,erencianotalepor elhecho de que los espectros llegan a tener m7rgenes deerrormu0peque2os, queconlas,rmulasde9ohrsepueden di,erenciar, 0 de hecho con la hiptesis dePlanc; tamin)+4397109m.4863.97109m?1&%5>n),4868109m.4343.01109m=.1)%%>-. .$l espectro ue usted observo, es de absorcin ode emisin/Por ello nosotros hemos oservado en la pr7ctica un espectro de emisin de las dos sustancias anali"adas10. .A u! se debe la existencia de ciertos valores de energa 1colores2 ue no concuerdan con la teora desarrollada/Esto se dee a que en la medicin de los valores e:isteun error que 0a lo hemos podido calcular,
