Espectros Atómicos - Departamento de Química General

Espectros Atómicos
Química General I
2012
Estudios de las ondas
• ¿Que es una onda?
Es una alteración vibracional a través de
la cual se transmite energía.
• Existen muchos tipos de ondas, por
ejemplo, las del agua, de la luz o del
sonido.
Propiedades características de las
ondas.
• Longitud de onda λ (lambda): es la distancia
entre puntos iguales de ondas sucesivas.
• Frecuencia v (nu): es el número de ondas que
pasan por un punto en particular en un segundo.
• Amplitud: Es la distancia vertical de la línea
media de una onda a su cresta o a su valle.
Propiedades de las
ondas
Propiedades de las ondas
Longitud de onda
La frecuencia (n) es el número de ondas que pasan por un
determinado punto en un intervalo de 1 segundo.
(Hertz = 1 ciclo/seg).
Velocidad = l x n
7.1
Radiación electromagnética
• Es energía que se propaga a través de ondas
electromagnéticas.
• Estas ondas electromagnéticas no son comunes, tienen
un componente de campo eléctrico y un componente de
campo magnético.
• Ambos componentes tienen la misma longitud de onda y
frecuencia, y por tanto igual velocidad, pero viajan en
planos perpendiculares entre sí.
Maxwell (1873), estableció que la luz está formada
por ondas electromagnéticas
Radiación
electromagnética
Emisión y transmisión de
energía por medio de
ondas electromagnéticas.
Velocidad de la luz (en el vacío) = 3.00 x 108 m/s
Toda radiación electromagnética
lxn=c
7.1
7.1
Un fotón tiene una frecuencia de 6.0 x 104 Hz.
Determine la longitud de onda del fotón. ¿Se encuentra
esta frecuencia dentro de la región visible?
l
n
7.1
Energía asociada a las ondas.
La energía y la luz son
emitidas o absorbidas en
múltiples unidades
llamadas “quantum”.
E=hxn
Constante de Plank (h)
h = 6.63 x 10-34 J•s
E=h
c
l
7.1
Cuando una muestra de cobre es bombardeada con
electrones, se producen rayos X. Calcule la energía que
contienen los electrones si se sabe que la longitud de
onda de los rayos X es 0.154 nm.
Ejercicios
• Cuál es la frecuencia de la luz verde con una
longitud de onda de 500 nm?
R/ 6.0 x 1014 /s o Hz
• Determinar la energía de los fotones a esos 500
nm.
R/ 3.978x10-19 J
Ejercicios
• Determinar la energía de los fotones que
corresponde a una luz con frecuencia de 3.0 x
1015 Hz
R/ 1.989 x 10-18 J
• Cuál es la energía de los fotones que
corresponde a una luz de longitud de onda de
0.05 nm?
R/ 3.978 x 10-15 J
Estados del electrón
•
El electrón se puede encontrar en dos estados:
– Estado Basal
– Estado de Excitación
•
El estado basal, es cuando el electrón está en el orbital que le
corresponde, es un estado estable y es el estado menos energético
posible.
•
El estado excitado, es cuando el electrón absorbe energía y sube a un
orbital de mayor energía (mas externo). La energía que absorbe, es en
“paquetes” que se denominan “cuantos”.
– Este estado es inestable y el electrón tiende a regresar a su estado basal
devolviendo la energía que absorbió como un fotón con energía, longitud de
onda y frecuencia características.
E = hn
E = hn
7.3
Espectro atómico de una sustancia
• Es el registro de todas las longitudes de onda que son
absorbidas o emitidas por una sustancia.
• Cada longitud de onda del espectro corresponde a un
cambio energético definido de los electrones.
• Cada elemento tienen un espectro característico.
– Son las huellas digitales de los elementos.
Espectros de emisión
– Pueden ser de dos tipos:
• Continuos
• De líneas (discontinuos)
– Espectro continuo: Todas las longitudes de onda de
la luz visible están representadas en ellos.
• Estos espectros usualmente se observan cuando un material
sólido (usualmente metálico) se calienta al “rojo vivo” o al
“blanco incandescente”.
• Si la luz se descompone con un prisma, sería posible ver
todos los colores del espectro visible (similar al arcoiris).
Espectros de emisión
• Espectro discontinuo o de líneas: corresponde a
la emisión de la luz sólo a ciertas longitudes de
onda.
– Se obtienen cuando los átomos del elemento en fase
gaseosa son excitados con una llama o con un arco
eléctrico.
– Uno percibe un color característico, pero si esa luz se
descompone con un prisma, sólo se ven líneas a
determinadas longitudes de onda.
Espectro de los átomos de hidrógeno
7.3
7.3
Colores visibles de los espectros
de emisión
• Muchos elementos en disolución, dan cierto color al calentarse que
resulta de la mezcla de radiación visible a las longitudes
características de su espectro de emisión.
– Espectros de llama:
Litio
Potasio
Bario
Cesio
Sodio
Calcio
Estroncio
Rojo
Violeta
Verde
Azul
Amarillo
Rojo naranja
Rojo ladrillo
Espectros de absorción
• Son espectros (registros) de cómo un sustancia
en particular absorbe en mayor o menor grados
la energía de la radiación que se le aplica.
• El procedimiento para obtenerlos consiste en
“irradiar” la muestra con luz de distintas
longitudes de onda y registrar aquellas
longitudes de onda donde se “absorbió” mayor
cantidad de esa radiación.
• Suelen ser espectros continuos.
Espectro de absorción
393 nm
Luz
Detector
Atención
• Leer del libro de Chang 10ma edición:
– Págs. 276 a 287
– Atención a los ejemplos 7.1, 7.2.
– En la 9na edición son las págs. 268 a 276, los
ejemplos son los mismos.
– Resolver hoja de trabajo no. 5