4) FISICA ATMICA

4.0) INTRODUCCIONAplicacin de la mecnica cuntica a tomos multielectrnicosModelo : Versin cuntica del tomo del HH cuntico XZ : z e-sH cuntico H B-B 3 aspectos que la teora de Bohr- De Broglie no puede responder: :# de lneas : intensidades: multipletesB-B :n rn , En n?

#s cunticos spin

4.1) Modelos Atmicos M. Atomistas { ~V aC} ultimo estadioM. Newton { XVII XVIII} PartculaM. J.J Thomson {~1897}Budn de PasasM. E. Rutherford { 1911} Modelo PlanetarioM. Niels Bohr {1913} espectros cunticos: L=nhM. LV Broglie { 1923} e-= e-(onda de materia)M. Cuntico Relativista { 1929} M. Dirac A. Sommerfeld e-s relativistas, rbitas elpticas

4.2) Reformulacin del tomo de H de N Bohrn

l

ml

ms

n: # cuntico principale-

FALLAS DEL MODELO DE BOHRNo puede explicar las lneas espectrales de los espectros de emisin-absorcin en cuanto a:

# de lneasDensidad de las lneasMultipletesInteracciones atmicas

? Los mismos tomos siendo tan diferentes tenan comportamientos tan similares

ii) NMEROS CUNTICOSj) NUMERO CUNTICO PRINCIPAL O ENERGTICO , nk) n Energa, cuantizarkk)kkk) n: 1,2,3,jj) NUMERO CUNTICO ORBITAL , l k) l vinculado al L El L (o l )es un NO OBSERVABLEkk) ; l = 0,1,., (n-1)kkk) l cuantizacin del espacio

jjj) NUMERO CUNTICO MAGNTICO ORBITAL ,mlk) la componente z del L si es observable , LzLz ( o ) representan la cuantizacin del R3kk)Zzveikkk) Orientacin del LLLz

kv) La medicin de Lz se efecta mediante el z, debido a que todo L tiene asociado un v) Magnetn de Bohr

jv) NUMERO CUNTICO MAGNTICO SPIN ,mS k) Origenl) Experimento de Stern- GerlachEn 1921, en donde se estudi la desviacin de radiacin de tomos de Ag por campo magntico desuniforme.Z123ColimadorB desuniforme PantallaResultados :TericoExperimental

AgBEn Fsica Clsica el es continuoEn Fsica Cuntica ,Los L (Lz) no permiten, inclusive cunticamente, explicar el resultado experimental. habr otro L ?

ll) S Goudsmit y G UhlembeckEn 1924, introducen el spin para satisfacer o justificar el espectro de emisin del gas de Na.580 nm580 nm580,9 nmNaW. Pauli manifiesta que esta diferencia de s se debera atribuir a un efecto de giro, SPIN , intrnseco del e-

lll) En 1927, Phipps y Taylor reproducen el experimento de Stern- Gerlach usando el tomo de H. Resultado Experimental.BEste experimento permite introducir un spin del e-, asociado a un momento magntico Intrnseco Angular, en acuerdo con el momento magntico orbital,H

lv) En 1929, P. Dirac (1919, A Sommerfeld) resolviendo la ecuacin de Schroedinger relativista, determina la necesidad de introducir un cuarto numero cuntico para describir adecuadamente al e-, esto es el spin, ss relativistas e-kk) Momento angular del Spin ,Ssszs= 1/2SSz

kkk) La componente Sz de Skv) El momento magntico de Spin

iii ) ESTADOS ELECTRNICOSEe-=Ee {n,l,ml,ms } = (n,l, ml,ms)j) UnicidadCada e- ser descrito por un cuarteto de nmeros cunticos nico, n, l, ml, ms .jj) Capa o NivelSon electrones que comparten el mismo n n = 1,2,3,Capa : K, L, M, .

jjj) Subcapa o subnivelEstados electrnicos conformados por es de iguales n y l l = 0 ,1,2, 3 Subcapa : s, p, d, fjv) OrbitalEstado electrnico donde son iguales n , l y ml Estos estados se diferencian por el ms

v) Funciones de onda (n,l, ml,ms)

j) 1s

Debido a que la solo depende de r, tendramos que reescribir la densidad de probabilidad solo en esta variable, | |2: densidad volumtrica de probabilidadP(r) = 4 r2 | (r)|2 : densidad radial de probabilidadUn casquete esfrico de grosor dr determina un volumen 4 r2 dr, la probabilidad para este volumen ser,

Grafico de Pr y rr (ao)y= 1,s

jj) 2sn=2 l=0,1 sSimtrica radialmente1er estado excitadoOBS : l=0 simetra esfrica o radial

Grafico de Pr y rAhora, usando esta , calculamos el valor esperado de r,

El valor esperado ser el ms probable?

jjj) 2pn=2 l=0,1 p, Asimetra Radial Estado excitado2p(r,,) =2p(r) 2p(,)La asimetra es producida por 2p (,)

Donde la funciones p son orientacionales.

Grafico de Pr y 2py(,)Observar como la parte angular de 2p , 2p(, ), es altamente direccional (asimtrica)

4.3) Descripcin Electrnica de los elementos. Configuraciones. i) Descripcin electrnica para el H n cunticos : n, l , ml, ms n,l,ml,ms: posibles estados del e-

ii) Descripcin electrnica de tomos multielectrnicos

H He, Li, B Usando los mismos estados de e-s : n,l,ml,ms

k) Descripcin electrnica de los elementos

iii) Principio de exclusin de Pauli

1925 Describe el # mximo de e-s por orbital : 2, distinguindose por su ms

iv) Estados Electrnicos posibles para un Elemento

n=4

v) Regla de Hund La ocupacin electrnica de orbitales de igual energa es tal que se efecta con un nmero mximo de orbitales desapareados.Esta forma de ocupacin de las orbitales se debe a que el sistema atmico busca estados de menor energa.E1E2E1E2

kk) Configuraciones electrnicasl ) Orden de llenadoNivel de energaRegla de HundZ

ll ) Tabla Perdica Grupo I AlcalinosVIII Gases noblesIV-V Tierras RarasLantnidos Super conductividadActnidos

* Tabla peridodica de nucleidos {Nucleos)?AZkkk) Energia Las energas sern bsicamente las iniciales { E= (-13.6 )/n2 } pero afectadas de un Z efectivo,Zef

Estos Zef se debe a un apantallamiento electrnico del ncleo,+Ze-n=1 : (Z-1)=zefn=2 : (Z-2)=zefn=3 : (Z-10)=zef :

4.4) Transiciones electrnicas y espectros atmicosi) Transiciones electrnicasEiEfj) Absorcin estimulada

jj) Emisin espontneaEiEfTranscurrido dicho intervalo de tiempo el electrn regresa al nivel i emitiendo un fotnjjj) Emisin estimuladaEiE*fEf* estado metaestable: el intervalo de tiempo en este caso puede ser de 10-4 10-5s.

jv) Regla de seleccin para las transiciones La conservacin de L conduce a las siguientes reglas l = +-1 y ml= 0, +-1ii) Espectros atmicosl=0l=1Z=11Z=12

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