TEMA 5

1.El efecto Fotoeléctrico

Hasta Ahora había sido establecido el carácter ondulatorio de la luz, gracias a las Teorías de Maxwell. Sin embargo ahora, una nueva experiencia, el efecto foto Eléctrico, viene a derivar esta teoría.

En 1887 Hertz, trabajando en la detección de ondas electromagnéticas, observó que al Iluminar uno de los electrodos metálicos del dispositivo con el cual producía Descargas eléctricas, obténía un aumento en la intensidad de tales descargas. (Dibujo)

Las Primeras explicaciones fueron simples: al iluminar el electrodo se le comunica energía, y puede ser ultilizada para arrancar electrones del metal, provocando Así un aumento en la intensidad de las descargas eléctricas. Sin embargo, Estudios más profundos sobre el fenómeno aclararon que no era algo tan simple

Suponemos El mismo montaje anterior, en el que no se aprecia paso de corriente. Iluminando ahora el electrodo, y se observan los siguientes hechos:

-solo Hay un paso de corriente si iluminamos con una la cuya frecuencia no sea Inferior a un valor determinado Vo, determinando la frecuencia umbral

-si se Camia el metal del electrodo, varia la frecuencia umbral

-por Debajo de la frecuencia umbral no tiene lugar el efecto foto eléctrico, por más Que aumente a intensidad de la luz que incide sobre el metal. Sin embargo, si Se aporta la frecuencia umbral, la frecuencia umbral, la corriente producía Aumento en la intensidad luminosa.

-por Encima de la frecuencia umbral, la energía cinética de los  electrodos aumenta al aumentar la frecuencia.

La Física clásica intento explicar estos hechos utilizando el concepto de onda Electromagnética. La luz, como onda electromagnética, transporta energía que Aumenta la frecuencia luminosa, o bien, la frecuencia de la misma. Por lo Tanto, al aumentar la frecuencia es lógico que aumente la energía de los Electrones, ya que es mayor la energía que observen de la luz. Sin embargo, según La física clásica, se arrancarían electrones incluso por debajo de la Frecuencia umbral, sin más que aumentar la intensidad. Pero esto no ocurre así En la realidad. Por tanto la intensidad de la luz como onda electromangnética Explica bien los resultados  que se obtienen.

La Interpretación correcta del efecto fotoeléctrico la dio Einstein en el año 1905. Para ello se basó en un concepto que había utilizado Planck para explicar Los espectros: el cuanto

Einstein Dice que la luz esta formada por ciertos elementos, que denomino fotones, cada Uno de los cuales posee una energía igual a haz una luz muy intensa es aquella Que posee muchos fotones. Sin embargo, cada fotón posee una energía, que Depende solo de la frecuencia de la radiacción humana.

Cuando Un fotón choca con un electrón, e suministra la energía que lleva. Si el fotón Posee energía suficiente, arranca el electrón. En caso contrario no podrá Hacerlo, aunque aumentaremos la intensidad del haz.  Así se explica que exista una frecuencia Umbral, por debajo de la cual no circula corriente por el amperímetro, ya que Los electrones no son arrancados. Eso si, una vez por encima de la Frecuencia  umbral, a mayor intensidad Del haz, mayor número de fotones lleva, y por lo tanto mayor número de Electrones son arrancados, y la corriente es mayor.

La Energía del fotón incide no se utiliza solo en detectar de energía cinética al Electrón, sino también en vencer la atracción del metal (formula 1)

Ejw Coincidirá con la energía mínima pata arrancar el electrón y por lo tanto para Que se del  efecto fotoeléctrico, es Decir, con la energía umbral (formula 2) esta es la ecuación que Einstein dio Del efecto fotoeléctrico

2. DUALIDAD ONDA-CORPUSCLAR

Algunos Fenómenos dela luz, como la reflexión o la refracción, son fácilmente Explicables con la teoría ondulatoria de la luz, mediante que otros, como el Efecto fotoeléctrico, solo son explicables mediante la teoría corpuscular.  Por ello, hoy en día se considera que la luz Tiene natural dual es decir, según la experiencia a la que se someta, Presentara un comportamiento ondulatorio, o bien corpuscular.

Ahora Bien, si las ondas pueden comportarse como partículas, parece lógico pensar que Las partículas se pueden comportar como ondas. En 1924 Louis de Broglie anuncio Esto de forma de principio:

-toda Partícula en movimiento lleva asociada una onda, de modo que la longitud de Onda está relacionada con la velocidad (formula 3). Según esto, cuando la masa Del cuerpo que se mueve es elevada, la longitud de onda es tan pequeña, que Resulta imposible detectar. Sin embargo, cuando la masa es muy pequeña se podrá Detectar

3. PRINCIPIO DE INCRTIDUMBRE DE HEINSENBERG

Es Imposible conocer al mismo tiempo la posición y la velocidad exacta de Cualquier partícula, siempre existe una indeterminación que viene dada por esta Expresión: (formula 4)

Esta Imposibilidad de conocer simultáneamente la posición y la velocidad de una Partícula no se debe a una limitación del observador,  si no de la propia naturaleza del acto de Observar. Suponiendo por ejemplo, que pudiésemos ver un electrón al Microscopio, tendríamos que iluminarlo con fotones. Sin embargo, al  interaccionar con el electrón se altera el Estado de movimiento de este.

4. MODELO Atómico ACTUAL

El Modelo de Bohr solo daba buenos resultados cuando se aplicaba al átomo de Hidrógeno. Sin embargo, no se explicaba bien a la realidad cuando se trataba de Otros átomos. Por ello se hizo necesario un nuevo modelo: el modelo Mecano-cuántico. Dos fueron la clave que permitieron superar el modelo de Bohr: A dualidad onda-corpuscular y el principio de incertidumbre.

Las Ecuaciones básicas del nuevo modelo fueron propuestas en 1925 por el alemán Heinsenberg  el 1926 por el austriaco Schödinger, de manera independiente y con diferente estructura formal. Las Ecuaciones del modelo mecano-cuántico describen el comportamiento de los electrones Dentro del átomo y recogen tanto su carácter ondulatorio como la imposibilidad De pasar a ser sustituido por el del orbital, que es una zona el espacio donde La probabilidad de encontrar al electrón con una determinada energía es muy Grande

5. LOS Números Cuánticos

Para determinar la situación del orbital en que se encuentra el electrón y El movimiento del mismo dentro de un átomo, necesitamos los números cuánticos, Que son cuatro y que se representan mediante letras: n, l, m, s.

-el número cuántico principal(n): indica el nivel de energía en el que Pertenece un orbital. Puede tomar cualquier valor natural. El primer nivel es El de menor energía y los siguientes, cada vez más alejados del núcleo tienen Mayor energía m:1, 2 3 4,5,..

-el número cuántico angular (l): determina la forma del orbital e indica el Subnivel de energía en el que se encuentra el orbital dentro de un cierto Nivel. Puede tomar valores comprendidos entre 0…n-1

-el número magnético (m): indica las orientaciones de los orbitales de un Mismo subnivel y explica, entre otras cosas, el desdoblamiento de líneas Espectrales al aplicar un campo magnético externo l:-11

-el número cuántico de espín (s): informa sobre dicha orientación. Puede tomar Valores ^+1/2, -1/2.Se dice que los electrones con el mismo número Cuántico de espín tienen espines paralelos o que están desaparecidos

TEMA 6

1.TABLA Periódica DE LOS ELEMENTOS

desde Finales del Siglo XVIII se intenta clasificar los elementos químicos buscando Semejanzas en sus propiedades. Sobre esta idea, los elementos se clasifican en Metales y no metales, y algunos que no se ajustaban claramente a estas Categorías se llamaron semimetales.

Esta Clasificación era demasiado general, ya que existían considerables diferencias Entre las propiedades de elementos de la misma categoría. Por ello se intentó Agrupar a los elementos que presentaban un comportamiento químico similar. Así, El químico alemán J. Döbereiner agrupó los elementos en traídas, mientras que El químico inglés J. Neerlandés los ordeno en octavas.

En 1869, el químico ruso Dimitri Mendeleiv ordenó los elementos en orden creciente De masas atómicas, agrupándolos en líneas horizontales o periodos y en columnas Verticales o grupos, de forma que los elementos de un mismo grupo que por sus Propiedades ocupasen determinados lugares, dejaba huecos en blanco, suponiendo Que pertenecían a elementos aún por descubrir. A medida que se fueron Descubriendo, se comprobó que las predicciones de Medeleiev eran correctas.

La Tabla periódica actual se construye ordenando los elementos según sus números Atómicos, y no su masa atómica como decía Mendeleiev. Esto se hace por dos Razones:

si Se quiere agrupar dentro de un mismo grupo  Elementos con propiedades químicas similares, no siempre es posible Respetar el orden de las masas atómicas, aunque sí de los números atómicos

Llamamos Isótopos de un elemento  a aquellos átomos que tienen el mismo número atómico, pero distinto número masivo. Se Trata del mismo elemento, pero con distinta masa. Por eso utilizamos el número Atómico, porque es fijo para un mismo elemento independientemente de que tenga Isótopos o no

En La tabla periódica actual los elementos se distribuyen en filas o periodos y en Columnas o grupos, de forma que los elementos pertenecientes a un mismo grupo Tienen la misma configuración electrónica en su nivel más externo, llamado capa De Valencia. Según este criterio, los elementos quedan agrupados en cuatro Grandes bloques s, p, d, y f, según sea el orbital ocupado por el último Electrón

Existen 7 periodos y 16 columnas, 8 de las cuales tienen nombre propio:

1A-alcalinos  2A-alcalino-térreos 3A-térreos 4A-carbonoideos 5A-nitrogenoideos 6A-anfígenos 7A- alógenos 8A-gases nobles

Las Propiedades químicas de un elemento dependen de sus electrones de Valencia. Por Ello elementos de un mismo grupo tienen propiedades químicas semejantes.

Dentro De la tabla periódica de los elementos se clasifican en cuatro bloques según su Configuración electrónica:

gases Nobles. Son elementos que tienen su niveles s y p de la última capa llenos. El Helio es una excepción, ya que para n=1 no existen orbitales p. Estos elementos Apenas participan en reacciones químicas.

elementos Representativos. Son elementos cuyo último electrón se aloja en un orbital s o P. Los gases nobles también puede incluirse en este bloque. Son las columnas A Del sistema periódico.

Metales De transición. Son los elementos cuyo último electrón se aloja en un subnivel D. Son las coimas B del sistema periódico

Metales De transición interna. Son los elementos cuyo último electrón se aloja en un Subnivel f

2 PROPIEDADES PERIÓDICAS

todos Los átomos buscan tener en su última capa la configuración más estable, que se Da cuando está ésta llena. Los gases nobles no suelen combinarse pues ya tienen Una configuración estable. Basándonos en esto, vamos a ver algunas propiedades Físicas y químicas que varias con regularidad a lo largo de los grupos y de los Periodos y que por ello reciben el nombre de propiedades periódicas.

1)radio Atómico. El átomo no tiene límites definidos. No obstante, se asigna a cada Elemento un radio atómico, y para asignarlo se mide la distancia entre los Núcleos de los átomos enlazados y se divide entre dos. El valor de los radio Atómicos es aproximado, ya que la distancia entre los núcleos varía según el Tipo de enlace.

dentro De un grupo el radio atómico disminuye conforme decrece el número atómico, ya Que disminuye así el número de niveles eléctricos, lo que provoca una reducción Del tamaño del átomo

Dentro De un periodo, el radio disminuye conforme aumenta el número atómico ya que Dentro de un periodo el número de niveles electrónicos es el mismo y al aumentar El número atómico aumenta la carga del núcleo, por lo que crece la fuerza Atractiva sobre estos niveles y disminuye el tamaño del átomo (dibujo 1)

Cuando Un átomo se ioniza, modifica su volumen. Si pierde electrones, se convierte en Un catión y su radio disminuye. Si gana electrones, se convierte en un anión y Su radio aumenta

2)potencial O energía de ionización: es la energía o trabajo necesario para que un átomo Neutro de un elemento X, en estado gaseoso, cesa un electrón de su nivel Externo y se convierta en un ion monopositivo X+, también en estado gaseoso

dentro De un grupo, la energía de ionización suele aumentar al disminuir el número Atómico, ya que el electrón está más cerca del núcleo y experimenta una mayor Atracción por su parte

Dentro De un periodo, por lo general, aumenta al aumentar el número atómico, ya que al Aumentar el número atómico el radio atómico disminuye por lo que los electrones Están más cerca del núcleo y son más difíciles de arrancar (dibujo 2)

3)afinidad Electrónica: energía que da un átomo neutro de un elemento X, en estado Gaseoso, cuando recibe un electrón y se convierte en un ion mononegativo X-, También en estado gaseoso.

dentro De un grupo la afinidad electrónica aumenta al disminuir el número atómico, ya Que al ser el radio atómico menor la atracción del núcleo por el nuevo electrón Es mayor

Dentro De un periodo, aunque con muchas excepciones, la afinidad electrónica aumenta Conforme aumenta el número atómico, ya que al aumentar éste disminuye el radio Atómico y aumenta la atracción del núcleo por el nuevo electrón. No se incluyen Los gases nobles, cuya afinidad electrónica es prácticamente nula.(dibujo 3)

4)electronegatividad: Es la capacidad de un elemento para atraer electrones de la molécula de la que Forma parte

dentro De un grupo, los átomos más electronegativos son los de menor número atómico, Es decir, lo de menor tamaño

Dentro De un periodo, los átomos más electronegativos son los de mayor número atómico, Es decir, también los de menor tamaño. Tampoco se incluyen los Gases nobles. (Dibujo 4)

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