Santiago Antúnez de Mayolo Universidad nacional Santiago Antúnez de Mayolo Departamento Académico de Ciencia Química General I Mag. Miguel RAMIREZ GUZMAN

Contenido Mol (ejercicios) Radiación electromagnética Mecánica cuántica Números cuánticos Configuración electrónica

Mol (ejercicios) 1. Dos moles de oxígeno (O2) tienen 1,204. 10 24 moléculas, ¿cuántos átomos tendrán dos moles de mercurio (Hg)? 2. En 1,5 moles de CO2, ¿cuántas moléculas hay? 3. ¿Qué masa en gramos son siete moles de CO2? 4. ¿Cuántos moles son 16 g de SO2? 5. ¿Cuántas moléculas de butano hay en 6 moles del mismo? 6. ¿Cuántas moléculas hay en 2 cm 3 de agua?. La densidad del agua es 1 g/ cm 3 . 7. ¿Cuántos átomos de hidrógeno hay en 3 moles de H2? 8. Un frasco de laboratorio contiene 100 g de carbonato de sodio. ¿Cuántos átomos de sodio, de carbono y de oxígeno hay en el frasco?

Radiación electromagnética La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes (ondas), que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro.

Conjunto de radiaciones electromagnéticas Rayos gamma (menor a 10-2 nm o ) Rayos X (10-2 a 10 nm) Radiación ultravioleta (10 nm a 400 nm) Luz visible (400 nm a 700 nm) Infrarrojo (700 nm a 1 mm = 1000 µm = 10 6 nm) Microondas ( 1 mm a 10 cm) Ondas de radio (mayor 10 cm)

Características de las ondas electromagnéticas: Los campos son perpendiculares No necesitan medio para propagarse La velocidad de propagación en el vacío es 2,9979250.108 m/s

Elementos de una onda Valle: punto más bajo de la onda Cresta: punto más alto de la onda Longitud de onda: distancia entre dos crestas o valles sucesivos. Amplitud: altura de la cresta o del valle

Elementos de movimiento ondulatorio Frecuencia ( f o v): Número de oscilaciones por segundo. Se mide en hertz (Hz) 1 Hz = una oscilación en un segundo (1/s). Período ( T ): tiempo que tarda en tener lugar una vibración completa. Por la propia definición, el período es el inverso de la frecuencia (T = 1/f ). Formula: Donde: V : velocidad (c = velocidad de la luz). λ : longitud de onda v: frecuencia V = λ . v c = λ . v

Variación de la longitud de onda frente a la frecuencia:

Unidades de medida 1 m = 10 dm = 10 2 cm = 10 3 mm = 10 6 µm = 10 9 nm = 10 12 pm = 10 15 fm 1 m = 10 10 Å 1 Å = 10 -8 cm = 10 -10 m = 0,1 nm

Múltiplos y Submúltiplos del Sistema Internacional de Unidades

Ejercicios: 1. Calcular la longitud de onda que emite una emisora de radio si su frecuencia de emisión es 0,50 MHz. Recordamos la relación matemática de movimiento ondulatorio y despejando 3.108 m/s : 𝜆 = c ν ν=0,5 MHz . 10 6 . Hz 1 MHz = 5. 10 5 1/s c = 3.108 m/s Reemplazando valores: λ = 3. 10 8 m/s 5. 10 5 1/s λ = 600 m

2. Un pescador observa que el corcho de la caña realiza 40 oscilaciones por minuto, debidas a unas olas cuyas crestas están separadas 60 cm. ¿Con qué velocidad se propaga la onda? Recordando la formula de movimiento ondulatorio: Despejando y para un medio diferente al vacio: 𝜆 = c ν v = λ . ν Acondicionando los datos: ν= 40 𝑜𝑠𝑐 𝑚𝑖𝑛 = 40 60 𝑠 = 2 3 𝑠 λ = 60 cm Reemplazando valores: (c < > v) v= λ . ν=60 cm . 2 3 s v = 40 cm/s

Teoría cuántica En 1900 el físico alemán Max Planck sostiene que la energía como: luz, rayos X, rayos infrarrojos, rayos ultravioleta, etc. se propagan en forma de pequeños paquetes de energía a los que llamo “quantos” o “fotones”.

Planck establece una ecuación matemática para hallar la energía de cada quanto, este valor dependerá de la frecuencia del tipo de radiación E = h x v h =6,62.10-34 J.s h = 6,62.10-27 erg.s

Ejercicio 1. Hallar la energía de un cuanto de luz ultravioleta cuya longitud de onda es 360 nm. E = ?? λ = 360 nm λ = 3,6. 10 −5 cm E=h. c λ E = 6,62. 10 −27 erg.s . 3. 10 10 cm/s 3,6. 10 −5 cm = 5,5. 𝟏𝟎 −𝟏𝟐 erg

2. Calcule la energía de un fotón con una frecuencia de onda de 1,24 Hz Recordando la relación matemática: E = h x v Reemplazando valores: E = 6,62.10-34 J.s . 1,24/s E = 8,21. 10-34 J

Mecánica cuántica El conjunto de conocimientos sobre la estructura del átomo aportado por: Bohr, con los niveles de energía. Sommerfeld, al proponer la existencia de orbitales elípticas. Planck, con la explicación de los fenómenos, teoría cuántica de radiación. Schrodinger, basándose en la teoría onda - partícula, formula una ecuación para dar explicación al comportamiento del electrón. Dieron como resultado el actual modelo atómico, basado en la mecánica cuántica la cual establece que existen cuatro números cuánticos. Las cuales dan una descripción completa del comportamiento de los electrones en el átomo.

Átomo absorbe o emite fotones La energía esta Cuantizada Planck Modelo atómico de Bohr Niveles de energía Átomo absorbe o emite fotones Solo explica átomos con 1 electrón Principio de la incertidumbre Modelo mecánico cuántico La partícula se comporta como onda estacionaria Función de onda Números cuánticos

Número máximo de electrones Números cuánticos Número Cuántico Principal (n): Representa los niveles energéticos. Se designa con números enteros positivos desde n=1 hasta n=7 para los elementos conocidos. Para calcular el número máximo de electrones que acepta cada nivel se calcula con la fórmula 2 n 2 donde "n" es el nivel. El valor de "n" determina el volumen efectivo del átomo. Nivel (n) Número máximo de electrones 1 2 8 3 18 4 32

Espectroscópica-mente Número máximo de electrones Número cuántico secundario o azimutal ( l ): Determina el subnivel y se relaciona con la forma del orbital. Cada nivel energético ( n ) tiene "n" subniveles. Se designa con números que van de cero a (n-1), los cuales se identifican con las letras s, p, d, f. Sub nivel (l) Espectroscópica-mente Número máximo de electrones s 2 1 p 6 d 10 3 f 14 #e- = 2(2l +1)

Cada orbital acepta un máximo de 2 electrones. Número Cuántico Magnético (m): Describe la orientación del orbital en el espacio frente a un campo magnético. El valor del número cuántico magnético depende de l . Toma valores enteros entre -l y l , incluyendo el 0. Para cierto valor l hay (2 l +1) valores de m. l Sub nivel m Número de orbitales s 1 p -1; 0; +1 3 2 d -2; -1; 0, +1; +2 5 Cada orbital acepta un máximo de 2 electrones.

Número Cuántico de giro o spin: Describe la orientación del giro del electrón. Este número tiene en cuenta la rotación del electrón alrededor de su propio eje a medida que se mueve rodeando al núcleo. Al estar juntos en un mismo orbital, un electrón gira hacia la derecha y otro hacia la izquierda. Asume únicamente dos valores +1/2 y – 1/2. 1s

Ejercicio Señala el número incorrecto de las series mostradas, dando una breve explicación a su respuesta. n l m s 5 -2 +1/2 1 -1/2 4 2 -3 -1 3 +2 6 +1/3 -5

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