TRANCISIONES ELECTRONICAS

INTRODUCCIÓN

Las transiciones electrónicas se refieren a los “saltos” de los electrones entre niveles de energía de un átomo. Cuando un electrón “salta” de un nivel superior a un nivel inferior pierde energía, esta energía perdida se manifiesta como luz

OBJETIVOS :

1. Observar la luz emitida por el salto de electrones en átomos con mayor nivel de energía por efecto eléctrico.

2. Observar la luz emitida por el salto de electrones en átomos con mayor energía por efecto térmico.

3. Calcular la longitud de onda, frecuencia y energía asociada a cada una de las radiaciones observadas.

MARCO TEÓRICO:

Los electrones de los átomos tienen dos estados de energía, estas son:

- Estado basal o fundamental.

- Estado mayor nivel de energía, los electrones son promovidos por las siguientes fuentes:

- Calor de la llama de combustión o un plasma iónico.

- Arco eléctrico.

- Chispa eléctrica.

- Otra luz o radiación específica.

1. FUENTES EXTERNAS DE ENERGÍA PARA LA EXCITACIÓN DE LOS ELECTRONES

Generalmente hay tres fuentes de energía para la promoción de los electrones en los átomos, moléculas o redes cristalinas; estas son:

a) ENERGÍA ELÉCTRICA.- Proveniente de cualquier fuerza electromotriz (FEM) como por ejemplo la corriente eléctrica doméstica de 220 voltios, las baterías; las pilas secas, etc.

b) ENERGÍA LUMÍNICA.- Proveniente de la luz del sol; la luz de la emisión de radiación de otros átomos o moléculas que han absorbido energía;

c) ENERGÍA TÉRMICA.- proveniente de la combustión de compuestos orgánicos como los hidrocarburos (gasolina, acetileno, propano, parafina, etc.) o por plasma eléctrico (calor producido por la fricción de un flujo de átomos de gas noble ionizados; esta es la técnica más reciente de generación de calor para reacciones químicas);

2. LA LUZ VISIBLE Y LA RADIACION ELECTROMAGNETICA

La luz visible es una radiación electromagnética de longitud de onda (  ) comprendida entre 380 y 780 nm, es tan sólo una pequeña parte del espectro electromagnético.

Cuando la luz blanca de una bombilla incandescente se hace pasar a través de un prisma, se produce un espectro continuo, o arco iris de colores. Lo mismo ocurre cuando la luz del sol atraviesa una gota de lluvia. Los diferentes colores de la luz representan longitudes de onda distintas.

La radiación electromagnética se desacelera al pasar por la materia. Algunos materiales lo desaceleran más que otros; la velocidad de la luz es menor a través del agua que del aire. Algunas longitudes de onda se desaceleran más que otras. Un

prisma separa la luz en un espectro porque la velocidad de la luz azul a través del vidrio es menor que la de la luz roja a través del mismo vidrio.

3. PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS

La radiación electromagnética presenta propiedades ondulatorias, como la difracción y la interferencia, si se describe como onda no se explican todas las propiedades de la luz. El fenómeno más sencillo y más conocido que requiere un modelo distinto para la luz, es el efecto fotoeléctrico son algunos porteros automáticos y alarmas contra robo. Cuando la luz visible llega a los metales activos del grupo IA (Li, Na, K, Rb y Cs), se emite electrones, llamados fotoelectrones.

4. CARÁCTER ONDULATORIO y CORPUSCULAR de la RADIACION ELECTROMAGNETICA

Para comprender todas las propiedades de la radiación electromagnética se deben usar a la vez un modelo ondulatorio y uno partículas o corpúsculos. Algunas propiedades se explican mejor con un modelo ondulatorio, y otras con un modelo corpuscular. Sin embargo, los fotones no son partículas ordinarias: no tienen masa, y se mueven a la misma velocidad. Su energía no depende de la velocidad. En la vida cotidiana no hay analogía con el carácter bivalente de la radiación electromagnética.

5. FUEGOS ARTIFICIALES Y PRUEBAS A LA LLAMA

Las pruebas a la llama se apoyan en los colores de las llamas para identificar varios elementos. Al igual que los de los fuegos artificiales, estos colores de llama son consecuencia de las estructuras electrónicas de los átomos de ciertos elementos específicos.

Merece destacarse que los fuegos artificiales fueron monócromos hasta el siglo XIX, ya que se utilizaba el sodio casi en exclusiva. Se necesitaron determinados adelantos químicos para introducir los vivos colores que disfrutamos hoy. Así, la introducción del color rojo se encuentra estrechamente ligada a la historia del descubrimiento de los elementos químicos, concretamente del estroncio, que fue extraído del SrCO3 por primera vez en 1807 por Davy. Este carbonato es, aún en la actualidad, uno de los componentes básicos en la fabricación de los fuegos. También fue necesario disponer de sales de clorato para formar a partir de ellas los cloruros que dan diferentes especies responsables del color.

Procedimiento:

1. Por energía eléctrica :

- tomamos los alambres de micrón (Tungsteno) enchufados a un foco, lo sumergimos al cloruro y dispararan una gran cantidad de calor, energía y así los focos se prenderán.

2. Emisión por excitación eléctrica :

- Tomamos el hollín y lo pasamos por el mechero bunsen, y observamos el cambio como el filamento se hace carbón (bacilo sin aire)

3. Emisión por excitación térmica :

- Primero encendemos el mechero bunsen hasta que la llama sea de color azul.

- luego a cada sustancia (Cl litio, Cl Sodio, Cl potasio, Cl Calcio, Cl Bario, Cl Magnesio). Lo mesclamos con unas gotas de agua destilada.

- Cogemos el asa de siembra con un poco de las sustancias das y lo pasamos por el mechero bunsen e identificamos el color y la reacción de cada elemento predominante de la radiación emitida.

CALCULAR Y RESULTADOS:

CUADRO 2.4 Emisión de Radiación por excitación térmica (Calor)

Elemento a excitar Color predominante de la radiación emitida

Litio Color rojo

Sodio Color anaranjado

Potasio Color rojo (anaranjado)

Calcio Color rojo

Bario Color verde

Magnesio Color celeste - blanco

Cuadro 2.3. Emisión por efecto del calor generado por la corriente eléctrica

Elemento a evaluar Color predominante de la radiación emitida

Tungsteno Color amarillo

Mercurio Color rosado o blanco

Neón Color blanco

...