La estructura atómica de la teoría cuántica

TEORIA CUANTICA Y ESTRUCTURA ATOMICA

Teoría cuántica, teoría física basada en la utilización del concepto de unidad cuántica para describir las propiedades dinámicas de las partículas subatómicas y las interacciones entre la materia y la radiación. Las bases de la teoría fueron sentadas por el físico alemán Max Planck, que en 1900 postuló que la materia sólo puede emitir o absorber energía en pequeñas unidades discretas llamadas cuantos. Otra contribución fundamental al desarrollo de la teoría fue el principio de incertidumbre, formulado por el físico alemán Werner Heisenberg en 1927, y que afirma que no es posible especificar con exactitud simultáneamente la posición y el momento lineal de una partícula subatómica.

1.1 ATOMO Y SUS PARTICULAS SUBATOMICAS.

DEFINICION DE ATOMO: UN ATOMO SE DEFINIA EN LA GRECIA CLASICA COMO LA PARTE MAS PEQUEÑA E INVISIBLE CONSTITUYENTE DE LA MATERIA.

FUE EL DESARROLLO DE LA QUIMICA LA QUE CONSIGUIO ESTABLECER UN NUMERO DETERMINADO DE CONSTITUYENTES DE TODA LA MATERIA EXISTENTE Y MEDIBLE EN LA TIERRA. SUS HAYAZGOS DIERON SU MAYOR FRUTO DE LA MANO DE MENDELIEV, AL CONCRETAR UNA FORMA SENCILLA TODOS LOS POSIBLES

ATOMOS (DEFINIENDO DE HECHO LA EXISTENCIA DE ALGUNOS NO DESCUBIERTOS HASTA TIEMPO DESPUES).

MAS ADELANTE SE DESCUBRIO QUE, SI BIEN LOS RECIEN DEFINIDOS ATOMOS CUMPLIAN LA CONDICION DE SER CONSTITUYENTESDE TODA LA MATERIA NO CUMPLIAN NINGUNA DE LAS OTRAS CONDICIONES .NI ERAN INDIVISIBLES .SIN EMBARGO SE DECIDIO MANTENER EL TERMINO ATOMO PARA ESTOS CONSTITUYENTES DE LA MATERIA .

LA ELECTROQUIMICA LIDERADA POR G. JONHSTONE , DIO LUGAR AL DESCUBRIMIENTO DE LOS ELECTRONES (e-), EN 1874 , OBSERVADO EN 1897 POR J.J THOMSON.ESTOS ELECTRONES DABAN LUGAR A LAS DISTINTAS CONFIGURACIONES DE LOS ATOMOS Y DE LAS MOLECULAS .POR SU PARTE EN 1907 LOS EXPERIMENTOS DE ERNEST RUTHERFORD REVELARON QUE GRAN PARTE DEL ATOMO ERA REALMENTE VACIO, Y QUE CASI TODA LA MASA SE CONCENTRABA RELATIVAMENTE EN UN NUCLEO RELATIVAMENTE PEQUEÑO.

OTROS EXPERIMENTOS DEMOSTRARON QUE EXISTIAN UNA PARTICULAS QUE FORMABAN EL NUCLEO:EL PROTON (p+) Y EL NEUTRON (n),(POSTULADO POR RUTHERFORD Y DESCUBIERTO POR CHADWICK EN 1932).ESTOS DESCUBRIMIENTOS REPLANTEABAN LA CUESTION DE LAS PARTES MAS PEQUEÑAS E INDIVISIBLES QUE FORMABAN EL UNIVERSO CONOCIDO . SE COMENZO HABLAR DE LAS PARTICULAS SUBATOMICAS.

PARTICULA SUBATOMICA:UNA PARTICULA SUBATOMICA ES UNA PARTICULA MAS PEQUEÑA QUE EL ATOMO .PUEDE SER UNA PARTICULA ELEMENTAL O COMPUESTA .LA FISICA DE PARTICULAS Y LA FISICA NUCLEAR SE OCUPAN DEL DESTINO DE ESTAS PARTICULAS ,SUS INTERACCIONES Y DE LA MATERIA QUE LAS FORMA Y QUE NO SE AGREGAN EN LOS ATOMOS.

SE CONSIDERAN PARTICULAS SUBATOMICAS ALOS CONSTITUYENTES DE

1.1.1 RAYOS CATODICOS Y RAYOS ANODICOS.

RAYOS CATODICOS: LOS RAYOS CATODICOS SON CORRIENTES ELECTRONICAS OBSERVADOS EN TUBOS DE VACIO, ES DECIR LOS TUBOS DE CRISTAL QUE SE EQUIPAN POR 10 MENOS CON 2 ELECTRONES, UN CATODO (ELECTRODO NEGATIVO), Y UN ANODO (ELECTRODO POSITIVO) EN UNA CONFIGURACION CONOCIDA COMO DIODO.

CUANDO SE CALIENTA EL CATODO , EMITE UNA CIERTA RADIACION QUE VIAJA HACIA EL ANODO.SILAS PAREDES INTERNAS DEL VIDRIO DETRÁS DEL ANODO ESTAN CUBIERAS CON UN MATERIAL FOSFORECENTE , BRILLAN INTENSAMENTE UNA CAPA DE METAL COLOCADA ENTRE LOS ELECTRODOS PROYECTA UNA SOMBRA EN LA CAPA FOSFORECENTE .ESTO SIGNIFICA QUE LA CAUSA DE LA EMISION DE LUZ SON LOS RAYOS EMITIDOS POR EL CATODO AL GOLPEAR LA CAPA FOSFORECENTE .LOS RAYOS VIAJAN HACIA EL ANODO EN LINEA RECTA Y CONTINUAN MAS ALLA DEL EL DURANTE CIERTA DISTANCIA .PRONTO SE VIO QUE LOS RAYOS CATODICOS ESTAN FORMADOS POR LOS PORTADORES REALES DE LA ELECTRICIDAD QUE AHORA SE CONOCEN COMO ELECTRONES EL ECHO DE QUE LOS RAYOS SON EMITIDOS POR EL CATODO , ES DECIR EL ELECTRODO NEGATIVO , DEMOSTRO QUE LOS ELECTRONES TIENEN CARGA NEGATIVA.

RAYOS ANODICOS: CUANDO EN EL TUBO SE DESCARGA SE COLOCA UN CATODO PERFORADO, SE OBSERVA

QUE ANALOGAMENTE AL CASO ANTERIOR EXISTEN UNOS RAYOS QUE LO ATRAVIESAN E INCIDEN EN LA PARTE OPUESTA DEL ANODO. ESTOS RAYOS SE DENOMINAN RAYOS ANODICOS Y STAN FORMADOS POR PARTICULAS POSITIVAS, PARA ESTAS PARTICULAS LA RELACION CARGA / MASA DEPENDE DE LA NATURALEZA DEL GAS ENCERRADO EN EL TUBO, SI EL GAS ES HIDROGENO ESA RELACION ES LA MAYOR DE LAS CONOCIDAD POR LO CUAL EL ION POSITIVO ES EL DE MENOR MASA Y SE DENOMINA PROTON.

1.2 BASE EXPERIMENTAL DE LA TEORIA CUANTICA.

TEORIA FISICA BASADA EN LA UTILIZACION DEL CONCEPTO DE UNIDAD CUANTICA PARA DESCUBRIR LAS PROPIEDADES DINAMICAS DE LAS PARTICULAS SUBATOMICAS Y LAS INTERACCIONES ENTRE LA MATERIA Y LA RADIACION .LAS BASES DE LA TEORIA FUERON SENTADAS POR EL FISICO MAX PLANK , QUE EN 1900 POSTULO QUE LA MATERIA SOLO PUEDE EMITIR O ABSORVER EN PEQUEÑAS UNIDADES DISCRETAS LLAMADAS CUANTOS.

OTRA CONTIBUCION FUNDAMENTAL AL DESARROLLO DE LA TEORIA FUE EL PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE, FORMULADO POR EL FISICO ALEMAN WERNER HEISENBERGEN 1927 Y AFIRMABA QUE NO ES POSIBLE ESPECIFICAR CON EXACTITUD SIMULTANEAMENTE LA POSICION Y EL MOMENTO LINEAL DE UNA PARTICULA SUBATOMICA.

MODELO PLANETARIO UN ELECTRON CON CARGA E DARIA VUELTAS ATRAIDO ELECTRICAMENTE POR EL PRIMERO DE LOS NUCLEOS, EL PROTON.

LA ECUACION DE LA MECANICA CUANTICA, LLAMADA ECUACION DE SCHRODINGER, PUEDE RESOLVERSEEN ESTE CASO YA SU SOLUCION SE LE LLAMA FUNCION DE ONDA Y RELACIONADA

CON LA PROBABILIDAD DE ENCONTRAR AL ELECTRON EN DISTINTOS PUNTOS DEL ESPACIO QUE RODEA AL PROTON.

1.2.1 TEORIA ONDULATORIA DE LA LUZ.

ESTA TEORIA CONSIDERA QUE LA LUZ ES UNA ONDA ELECTROMAGNETICA CONSISTE EN UN CAMPO ELECTRICO QUE VARIA EN EL TIEMPO GENERANDO A SU VEZ UN CAMPO MAGNETICO Y VICEVERSA , YA QUE LOS CAMPOS ELECTRICOS VARIABLES GENERAN CAMPOS MAGNETICOS (LEY AMPERE), Y LOS CAMPOS MAGNETICOS VARIABLES GENERAN CAMPOS ELECTRICOS (LEY FARADAY).DE ESTA FORMA , LA ONDA SE AUTOPROPAGA INDEFINIDAMENTE ATRAVEZDEL ESPACIO , CON CAMPOS MAGNETICOS Y ELECTRICOS GENERANDOSE CONTINUAMENTE .

1.2.2 RADIACION DEL CUERPO NEGRO Y TEORIA DE PLANK.

UN CUERPO NEGRO ES UN OBJETO TEORICO O IDEAL QUE ABSORVE TODA LA LUZ Y TODA LA ENERGIA RADIANTE QUE INCIDE SOBRE EL .NADA DE LA RADIACION INCIDENTE SE REFLEJA O NPASA ATRAVEZ DE DEL CUERPO NEGRO.A PESAR DE SU NOMBRE , EL CUERPO NEGRO EMITE LUZ Y CONSTITUYE UN MODELO IDEAL FISICO PARA EL ESTUDIO DE EMISION DE RADIACION ELECTROMAGNETICA.

EL NOMBRE CUERPO NEGRO FUE INTRODUCIDO POR GUSTAV KIRCHOFF EN 1862. LA RADIACION DEL CUERPO NEGRO ES LA LUZ EMITIDA POR UN CUERPO NEGRO AL ELEVAR LA TEMPERATURA NO SOLO AUMENTA LA ENERGIA EMITIDA SINO QUE LO HACE A LONGUITUDES DE ONDA MAS CORTAS: A ESTO SE DEBE EL CAMBIO DE COLOR DE UN CUERPO CUANDO SE CALIENTA .LOS CUERPOS NO EMITEN CON IGUAL INTENSIDAD A TODAS LAS

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