De la física clásica a la teoría cuántica

 La historia del átomo comienza hace más de años, en la época de los griegos. Las teorías sobre el átomo tomaron fuerza hace aproximadamente 200 años y desde ahí han sido muchas las personas que con sus ideas y experimentos nos han ayudado a comprender a esta pequeña partícula y con ello, a toda la materia.  Aunque muchas de las teorías que han sido propuestas en este tiempo no han sido correctas, se transformaron en el punto de partida para la idea moderna sobre el átomo, que es lo que te presentaremos en esta unidad.  Esta idea se resume en el modelo mecano-cuántico, cuyo desarrollo se lo debemos a notables físicos que supieron trabajar en conjunto y utilizar los aciertos y, sobre todo, los errores de otros

 La mecánica cuántica es una rama de la física que comenzó en 1926, sin embargo las teorías que llevaron a su creación comienzan en 1900 con un joven físico alemán: Max Planck.  Averígualo… · ¿Qué es una onda? · ¿Qué es la longitud de onda? · ¿Qué es la frecuencia? · ¿Cómo se relaciona la frecuencia con la longitud de onda? ¿y ambas con la energía? Primero debemos saber:  Las ondas electromagnéticas son un tipo especial de onda, las cuales tienen un componente de campo eléctrico y campo magnético. Ejemplo: ondas de radio, los rayos X, las ondas de los celulares y las de los hornos microondas, por mencionar algunas.  Llamaremos radiación electromagnética a la emisión y transmisión de energía en forma de ondas electromagnéticas.

Tipos de radiación electromagnética Las ondas más cortas poseen frecuencia más alta (rayos gamma (γ)) Las ondas largas poseen frecuencias más bajas ( ondas de radio)

Espectro de la luz blanca. La luz blanca es una mezcla de todos los colores de la luz visible. Siempre que la luz blanca pasa a través de un prisma, se separa en un intervalo de colores llamado espectro visible. Cuando la luz del sol atraviesa las gotas de lluvia, se separa en los colores del arcoiris. Esta separación en colores sucede también cuando la luz se enfrenta a materiales, como la superficie de los CDs o algunos plásticos.

 Cuando los sólidos se someten a calentamiento emiten radiación electromagnética que abarca una amplia gama de longitudes de onda. Son ejemplos de ello: la luz rojiza tenue de algunos calentadores eléctricos (figura 1.4 a) y la luz blanca brillante de las ampolletas comunes de tungsteno (figura 1.4 b).  El estudio de este fenómeno de emisión de energía por parte de sólidos calentados, le permitió a Max Planck2 –a comienzos del siglo XX–, postular que los átomos y las moléculas emiten (o absorben) energía solo en cantidades definidas, como pequeños paquetes o “montoncitos”.  A esta mínima cantidad de energía que se podía emitir (o absorber) en forma de radiación electromagnética, Plank la llamó cuanto. De este concepto se derivan palabras como “cuántico”, “cuántica”, “cuantizada”, etc., todos muy aplicados en la actualidad. Teoría cuántica de Planck

Espectros de emisión Es la radiación emitida por las sustancias  en forma continua (todas las longitudes de onda de la luz)  o en forma de líneas (solo una longitud de onda y frecuencia, es decir cuantizada)  Los espectros de emisión de sólidos calentados son continuos, como el espectro solar, mientras que los espectros de emisión de los átomos en estado gaseoso producen líneas de ciertos colores

Espectro de emisión continuo producido por la luz blanca (luz del sol). Esta gama de colores se puede observar en ciertas ocasiones:  Cuando la luz del sol atraviesa las gotas de lluvia (arcoíris)  Cuando la luz se enfrenta a materiales como la superficie de un CD

Cada elemento posee su propio espectro de emisión, como se observa en la figura, ya que la energía esta cuantizada, como planteó Max Planck. Por esta razón, si se tienen las líneas espectrales de un elemento desconocido, se puede ver con qué elemento coinciden estas líneas para así poder identificarlo. Estas líneas espectrales equivalen a una huella dactilar en el caso de las personas.

Modelo atómico de Bohr La teoría de Bohr, y el modelo atómico que propuso resultó muy útil para explicar el espectro de emisión del átomo e hidrogeno que tiene sólo un electrón pero no podía explicar el espectro de emisión de otros átomos con más de un electrón