Los átomos tienen el mismo número de cargas negativas y positivas. Los átomos se describieron como una nube esférica de cargas positivas con electrones incrustados en el concepto de Thomson. En el modelo de Rutherford, un diminuto núcleo lleva la mayor parte de la masa del átomo, así como sus cargas positivas, y los electrones lo orbitan.
El enfoque de Rutherford no tuvo en cuenta dos factores: no pudo ponerse de acuerdo sobre la estabilidad de la materia, ya que predice que los átomos son inestables porque los electrones que giran alrededor del núcleo pueden girar en espiral hacia el núcleo. Es incapaz de explicar una línea de propiedades espectrales de los átomos. Los átomos de cada elemento tienen sus propios espectros únicos y son estables. El espectro está formado por espectros de líneas, que son líneas paralelas que están aisladas. El modelo de Thomson es electroestáticamente inestable, mientras que el de Rutherford es electromagnéticamente inestable.
Postulados del modelo atómico de Bohr
Niels Bohr sentó las bases de la mecánica cuántica, y son las siguientes:
- Los electrones en el átomo de hidrógeno giran en órbitas estables, sin generar energía radiante.
- El momento angular en órbitas estacionarias es un múltiplo de la ecuación h/2,π y L = nh/2π, donde n se conoce como el número cuántico.
- El electrón cambia de una órbita no radiante a una órbita de menor energía. Cuando esto ocurre, se emite un fotón con la misma energía que la diferencia entre los estados final e inicial. hv= E i E f se utiliza para calcular la frecuencia (v).
Espectro atomico
El espectro de radiación electromagnética de un electrón se libera o absorbe a medida que se mueve entre diferentes niveles de energía dentro de un átomo. Cuando un electrón pasa de un nivel de energía al siguiente, emite o absorbe luz de una determinada longitud de onda.
Los espectros atómicos de los átomos son la colección de todas estas longitudes de onda únicas del átomo en un determinado conjunto de variables como la presión, la temperatura, etc. Los espectros de emisión, los espectros de absorción y los espectros continuos son las tres formas de espectros atómicos.
La fórmula de Rydberg divide claramente el espectro de emisión de hidrógeno atómico en varias líneas espectrales con longitudes de onda. Las transiciones atómicas entre diferentes niveles de energía provocan las líneas espectrales observables en el espectro de emisión de hidrógeno. En espectroscopia astronómica, las series espectrales son muy importantes.
Espectroscopía Atómica
El estudio de la radiación electromagnética recibida o emitida por los átomos se conoce como espectroscopia atómica. Hay tres formas diferentes de espectroscopia atómica:
- La transferencia de energía del estado fundamental a un estado excitado es el tema de la espectroscopia de emisión atómica . La emisión atómica puede explicar la transición electrónica.
- Espectroscopia de absorción atómica: para que se produzca la absorción, los niveles de energía inferior y superior deben tener diferencias de energía equivalentes. La noción de que los electrones libres creados en un atomizador pueden absorber radiación a una frecuencia determinada se utiliza en el principio de espectroscopia de absorción atómica. Se mide la absorción de átomos en estado fundamental en estado gaseoso.
- La espectroscopia de fluorescencia atómica combina la emisión atómica y la absorción atómica, ya que utiliza tanto la radiación de excitación como la de desexcitación.
Los usos de la espectroscopia atómica son:
- Se utiliza para identificar las líneas espectrales de materiales metalúrgicos.
- Se utiliza en la industria farmacéutica para detectar rastros de materiales que se han utilizado.
- Se puede utilizar para investigar elementos con múltiples dimensiones.
Serie espectral
Una serie espectral es una colección de longitudes de onda dispuestas en un orden lógico. La luz, o cualquier radiación electromagnética liberada por átomos energizados, tiene esta propiedad.
Debido a que el átomo de hidrógeno es el sistema atómico más básico que se encuentra en la naturaleza, produce la serie más básica. Cuando una rendija permite que un haz de luz u otra radiación ingrese al dispositivo, cada componente de la luz o radiación forma una imagen de la fuente. Cuando se resuelven bajo el espectroscopio, se pueden ver estas imágenes.
Las fotos tendrán la forma de líneas paralelas con espacios consistentes colocados uno al lado del otro. Cuando se mueve de un lado de longitud de onda más alta a uno de longitud de onda más baja, las líneas estarán más separadas en el lado de longitud de onda más alta y finalmente se cerrarán. La longitud de onda más corta tiene la menor cantidad de líneas espectrales separadas, lo que se conoce como el límite de la serie.
Espectro de línea del átomo de hidrógeno.
Un átomo de hidrógeno se compone de varias series de espectro de líneas, que incluyen:
- Serie Pfund
- Serie de corchetes
- Serie Paschen
- Serie Balmer
- Serie Lyman
Se forman series espectrales
El modelo atómico de Bohr modela y explica bien el conjunto de niveles/estados de energía que encierra cada átomo. Los números cuánticos (n=1, 2, 3, 4, 5, 6,…..) se utilizan para nombrar estados de energía. Se libera un fotón de energía n h – n l cuando los electrones saltan de estados de mayor energía (n h ) a estados de menor energía (n l ). Debido a que la energía relacionada con cada estado es fija, la diferencia entre ellos también es fija, lo que da como resultado una transición entre estados de energía similares que producen el mismo fotón de energía.
La transición de electrones a un estado de menor energía divide la serie espectral en series equivalentes. Dentro de la serie, los alfabetos griegos se utilizan para separar las líneas espectrales de la energía correspondiente. El hidrógeno tiene la siguiente serie espectral:
- Serie de Lyman (n l = 1)
La serie fue descubierta por Theodore Lyman entre 1906 y 1914, por lo que lleva su nombre. Cuando los electrones pasan de estados de mayor energía (n h = 2, 3, 4, 5, 6 ,…) a n l = 1 estado de energía, según el modelo de Bohr, aparece la serie de Lyman. Las longitudes de onda de la serie Lyman están todas en la banda ultravioleta.
Para obtener una lista de longitudes de onda relacionadas con las líneas espectrales, consulte la siguiente tabla:
|
Nivel de energía (n) |
Longitud de onda (en nm) en el vacío |
|
∞ |
91.175 |
|
6 |
93.78 |
|
5 |
94.974 |
|
4 |
97.256 |
|
3 |
102.57 |
|
2 |
121.57 |
- Serie Balmer (n l = 2)
Johann Balmer fue el primero en descubrir la serie en 1885. Como resultado, la serie lleva su nombre. La serie de Balmer surge cuando los electrones pasan de niveles de energía más altos (n h = 3, 4, 5, 6, 7,…) a un estado de energía más bajo (n l = 2). Las longitudes de onda de la serie Balmer son todas visibles en el espectro electromagnético (400 nm a 740 nm). La línea H-Alpha de la serie Balmer, que también forma parte del espectro solar, se utiliza en astronomía para identificar el hidrógeno.
Consulte la siguiente tabla para obtener una lista de longitudes de onda asociadas con las líneas espectrales.
|
Nivel de energía (n) |
Longitud de onda (en nm) en el aire |
|
∞ |
364.6 |
|
7 |
397.0 |
|
6 |
410.2 |
|
5 |
434.0 |
|
4 |
486.1 |
|
3 |
656.3 |
- Serie Paschen (n l = 3)
En 1908, un físico alemán llamado Friedrich Paschen fue el primero en notar la serie. Como resultado, la serie lleva su nombre. La serie de Paschen se desarrolla cuando los electrones migran de niveles de energía más altos (n h = 4, 5, 6, 7, 8, …) a estados de energía más bajos (n l = 3). Todas las longitudes de onda de la serie Paschen están en la porción infrarroja del espectro electromagnético. La serie Brackett, que tiene la longitud de onda más pequeña, se superpone con la serie Paschen. Esta serie se superpone con todas las posteriores.
Consulte la siguiente tabla para obtener una lista de longitudes de onda asociadas con las líneas espectrales.
| Nivel de energía (n) | Longitud de onda (en nm) en el aire |
|
∞ |
820.4 |
|
8 |
954.6 |
|
7 |
1005 |
|
6 |
1094 |
|
5 |
1282 |
|
4 |
1875 |
Serie de corchetes (n l = 4)
En el año 1922, un físico estadounidense llamado Friedrich Sumner Brackett descubrió la serie por primera vez. Como resultado, la serie lleva su nombre. La serie de Brackett se desarrolla cuando los electrones pasan de niveles de energía más altos (n h = 5, 6, 7, 8, 9…) a estados de energía más bajos (n l = 4). Las longitudes de onda de la serie Brackett están todas en la región infrarroja del espectro electromagnético.
Consulte la siguiente tabla para obtener una lista de longitudes de onda asociadas con las líneas espectrales.
|
Nivel de energía (n) |
Longitud de onda (en nm) en el aire |
|
∞ |
1458 |
|
9 |
1817 |
|
8 |
1944 |
|
7 |
2166 |
|
6 |
2625 |
|
5 |
4051 |
- Serie Pfund (n l = 5)
En 1924, August Harman Pfund conoció la serie por primera vez. Como resultado, la serie lleva su nombre. La serie de Pfund surge cuando un electrón pasa de un estado de mayor energía (n h = 6, 7, 8, 9, 10, …) a un nivel de energía más bajo (n l = 5). Las longitudes de onda de la serie Pfund están todas en la región infrarroja del espectro electromagnético.
Consulte la siguiente tabla para obtener una lista de longitudes de onda asociadas con las líneas espectrales.
|
Nivel de energía (n) |
Longitud de onda (en nm) en el vacío |
|
∞ |
2279 |
|
10 |
3039 |
|
9 |
3297 |
|
8 |
3741 |
|
7 |
4654 |
|
6 |
7460 |
- Serie de Humphreys (n l = 6)
En 1953, un físico estadounidense llamado Curtis J Humphreys vio la serie por primera vez, y la serie lleva su nombre. La serie de Humphreys se desarrolla cuando los electrones migran de niveles de energía más altos (n h = 7, 8, 9, 10, 11…) a un estado de energía más bajo (n l = 6). Las longitudes de onda de la serie Humphreys están todas en la región infrarroja del espectro electromagnético.
Para obtener una lista de longitudes de onda vinculadas con líneas espectrales, consulte la siguiente tabla.
|
Nivel de energía (n) |
Longitud de onda (en μm) en el vacío |
|
∞ |
3.282 |
|
11 |
4.673 |
|
10 |
5.129 |
|
9 |
5.908 |
|
8 |
7.503 |
|
7 |
12.37 |
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Qué son exactamente los espectros atómicos?
Responder:
El espectro de radiación electromagnética emitida o absorbida por un electrón en su transición entre diferentes niveles de energía dentro de un átomo se conoce como espectro atómico.
Pregunta 2: En física y química, ¿qué significa el término “espectro”?
Responder:
El significado de espectro es el mismo en física que en química. Cuando se permite que la luz blanca fluya a través de un prisma, produce una banda de colores en una pantalla.
Pregunta 3: ¿En qué consisten los átomos?
Responder:
Los átomos tienen el mismo número de cargas negativas y positivas. Los átomos se describieron como una nube esférica de cargas positivas con electrones incrustados en el concepto de Thomson.
Pregunta 4: ¿Cuál es el número de líneas espectrales?
Responder:
Cuando los electrones pasan de niveles de energía más altos a niveles de energía más bajos, aparecen líneas espectrales. Los siguientes son los dos tipos de líneas espectrales:
- Líneas de emisión: Las líneas de emisión son un tipo de línea espectral que puede aparecer en una variedad de colores y tener un fondo negro. Solo cuando las partículas emiten la longitud de onda se pueden ver estas líneas.
- Las líneas de absorción son un tipo de línea espectral que se puede clasificar de dos formas. Estos pueden tomar la forma de bandas de colores oscuros sobre un fondo negro. Cuando las partículas absorben las longitudes de onda, aparecen estas líneas.
Pregunta 5: En el espectro, ¿cuántas líneas espectrales se pueden ver?
Responder:
Al pasar de niveles de energía más altos a más bajos, se pueden ver las líneas espirituales. El concepto de numerosas líneas espectrales se ha generalizado después de varias investigaciones. Los elementos del cuarto nivel de energía migran al tercer nivel, y luego dos elementos del segundo nivel se mueven al primer nivel.
Pregunta 6: Mencione diferentes series del espectro y dónde caen las líneas en el espectro.
Responder:
Las muchas series del espectro, así como las diversas secciones del espectro donde se encuentran las líneas, se muestran a continuación:
- La banda UV es parte de la Serie Lyman.
- Línea H alfa de la serie Balmer
- Región infrarroja de la Serie Paschen
- La Serie Brackett es un espectro electromagnético que existe en el área infrarroja.
- Región infrarroja Serie Pfund
- Región infrarroja de la serie de Humphreys.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por snehabhosale1715 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA