Trabajo de Física El Atomo

Trabajo de Física

                                 EL ATOMO

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                                                                                                          Nombre: Victoria Díaz Sanhueza

                                                                                                          Profesora: Alejandra Herreros.

                                                                                                          Fecha de entrega: 05. Noviembre. 2013

1) El experimento realizado por Ernest Rutherford, en 1911 demostró que el átomo es casi totalmente espacio vacío y que la mayor parte de su masa estaba concentrada en la parte central, el núcleo del átomo. Explique en que consistió el experimento de Rutherford.

• El experimento de Rutherford consistió en bombardear una delgadísima lámina de oro con partículas alfa cargadas positivamente. Las predicciones eran que la lámina sería atravesada sin ningún problema por las partículas alfas, y eso paso en general, casi todas las partículas alfas atravesaron con poca o con ninguna desviación y producían una mancha de luz al chocar con una pantalla fluorescente que estaba atrás de la hoja, pero en algunos casos las partículas alfas se desviaron considerablemente, incluso algunas se desviaban hacia atrás. Entonces Rutherford concluyo que las partículas que no se desviaban pasaban a través de espacios vacios de la hoja de oro, pero dijo que las grandes desviaciones de algunas partículas alfa sólo se podían explicar por choque contra una partícula de gran masa y elevada carga positiva. Esto hizo suponer a Rutherford que toda la carga positiva del átomo estaba concentrada en un pequeño núcleo donde residía además la casi totalidad de su masa lo que llamo NUCLEO ATOMICO.

2) Así como cada elemento se caracteriza por la cantidad de electrones que ocupan las capas que rodea a su núcleo atómico , también cada elemento posee su distribución característica de capas electrónicas o estados de energía. Esos estados solo se encuentran a ciertos radios y ciertas energías, por eso se les llama estados discretos  o estados cuánticos, de acuerdo con esta descripción del átomo, ¿qué significa que un electrón este excitado?

• Un electrón esta excitado cuando se eleva por cualquier medio a un estado de energía mayor, cosa que es solo momentánea ya que regresara a su estado mínimo (nivel más bajo) experimentando la des-excitación  y emitirá con cada salto una radiación electromagnética llamado "folton" cuya frecuencia se relaciona con la transición de energía en el salto.

3) Si se excitan muchos átomos de un material, se emiten demasiados fotones, con diversas frecuencias que corresponden a los varios y distintos niveles que se excitaron. Estas frecuencias corresponden a los colores característicos de la luz de cada elemento químico. Explica por que la física clásica no puede explicar esta forma de emisión de energía (luz) de un átomo.

• La física clásica no puede explicar la emisión de energía de un átomo debido a que plantea que siempre que  un electrón  este acelerado irradia un fotón, cosa que es falsa ya que el electrón siempre esta acelerado debido a la aceleración centrípeta (el electrón siempre está girando en torno al núcleo) y emite un fotón SOLO cuando realiza un salto cuántico es decir cuando pasa de un nivel de energía mayor a uno menor, esto lo dice Bohr que rompe con la física clásica diciendo que el electrón no irradia luz al acelerar en torno al núcleo en una sola orbita, si no que solo irradia luz cuando salta de una órbita mayor de energía a una menor.

4) La luz que se produce como consecuencia de altas temperaturas tiene la propiedad de incandescencia. puede tener un tinte rojizo, como las del tostador eléctrico, o un tinte azulado, como una estrella muy caliente. También puede ser blanco como la lámpara incandescente común. Esto sucede porque la luz incandescente tiene un espectro casi infinito de frecuencias repartidas uniformemente en todo el espectro. ¿ Significa esto que el Tungsteno, que es el elemento que forma el filamento de una lámpara incandescente, tiene una cantidad infinita de niveles de energía?

• Esto es falso debido a que si el filamento  se vaporizara y después se excitara, el gas del tungsteno emitiría una cantidad limitada de frecuencias, y esto pasa porque los átomos estarían alejados unos con otros lo que provocaría que los electrones sufrirían transiciones dentro del mismo átomo prácticamente sin ser afectados por el átomo de alado debido a la distancia, pero como los la luz emitida por los átomos en este caso están muy cercanos y en fase solida pasa que los electrones de las orbitas externas hacen transiciones no solo con sus átomos sino que también con los que están cerca de este y esto produce que hayan frecuencias infinitas cuando se está en fase solida, lo que no significa que tengan niveles infinitos de energía.

7) ¿Que explicación da Bohr al principio de combinación de Ritz?

• Bohr dice que si un electrón salta al tercer nivel de energía, puede regresar a su nivel inicial con un solo salto desde el tercer al primer nivel (trayectoria A)  o bien  con dos saltos del tercer nivel al segundo, y luego del segundo al primer nivel (trayectoria B), y dice que la suma de las energías y de las frecuencias de esos dos saltos(trayectoria B),  es igual a la energía y a la frecuencia de la trayectoria A ósea de un solo salto desde el tercer nivel hasta el estado fundamental, es decir que da lo mismo cual de los dos caminos utilice debido a que la frecuencia es proporcional a la energía.

8) Discute la siguiente afirmación: "mientras más pesado sea un elemento, mas electrones tendrá en estado neutro y por lo mismo mas niveles de energía. Esto significa que mientras más pesado sea, mayor será su radio.

• Es medianamente falso ya que si es correcto decir que el diámetro es determinado por cantidad de carga eléctrica en el núcleo, por lo que sí es verdadero que mientras más pesado el  átomo aumenta su diámetro pero las diferencias son mínimas entre un átomo ligero y uno pesado, un ejemplo muy bueno que sale en el libro es el de la comparación del diámetro del átomo de xenón con el átomo de helio, ya que el primero es solo cuatro veces mayor que el átomo de helio, a pesar que su masa es casi 33 veces mayor, esto pasa porque actúa la fuerza eléctrica haciendo que los niveles con mas electrones se acerquen cada vez más al núcleo disminuyendo un poco su radio, por lo que podemos concluir que la diferencia de tamaño entre un átomo ligero y uno pesado pasa más por la fuerza eléctrica que por su peso.

9) La idea de que los electrones solo pueden ocupar ciertos niveles fue muy extraña para los primeros investigadores, incluyendo Bohr mismo. ¿qué respuesta da de Broglie a esta limitación del modelo atómico a contener solo determinadas orbitas finitas?

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