Naturaleza de la Luz
Históricamente, Newton propuso una naturaleza corpuscular de la luz, mientras que Huygens sugirió una naturaleza ondulatoria. La demostración de Young sobre la difracción de la luz favoreció la teoría ondulatoria hasta principios del siglo XX.
Una onda es la propagación de una perturbación vibracional que transmite energía, pero no materia.
El espectro electromagnético es el conjunto de frecuencias o longitudes de onda de la radiación electromagnética, siendo la luz visible una pequeña porción de este.
Teoría Cuántica y Radiación Térmica
A pesar de los avances en mecánica y electromagnetismo, ciertos fenómenos experimentales llevaron al desarrollo de la teoría cuántica y la relatividad.
La radiación térmica es la emisión de radiación electromagnética por todos los cuerpos, dependiente de su temperatura y características. Para su estudio, se utiliza el concepto de cuerpo negro, un emisor y absorbente perfecto. Este estudio se rige por la ley de Stefan-Boltzmann y la ley del desplazamiento de Wien.
- Ley de Stefan-Boltzmann: La energía emitida por un cuerpo negro por unidad de tiempo y superficie es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta.
- Ley de Wien: Establece una relación inversa entre la temperatura y la longitud de onda de la radiación emitida con mayor intensidad.
Hipótesis de Planck
Planck postuló que los electrones en las paredes del cuerpo negro oscilan con una frecuencia característica y que la energía no se absorbe o emite de forma continua, sino en forma de cuantos. Esto introduce el concepto de cuantización, donde las energías a escala atómica solo pueden tener ciertos valores definidos por la ecuación de cuantización: E = hf (donde E es la energía, h es la constante de Planck y f es la frecuencia).
Efecto Fotoeléctrico
El efecto fotoeléctrico es la emisión de electrones por ciertos materiales cuando son iluminados con luz de frecuencia adecuada. Cada material tiene una frecuencia umbral por debajo de la cual no se emiten electrones, independientemente de la intensidad o el tiempo de exposición.
Modelo Atómico de Bohr
Postulados
- El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas permitidas llamadas estados estacionarios, sin absorber ni emitir energía.
- De las infinitas órbitas posibles, solo son aceptables aquellas cuyo momento angular es múltiplo entero de h/2π.
- Los electrones pueden saltar entre órbitas permitidas, absorbiendo o emitiendo energía en forma de radiación, cuya frecuencia cumple la condición cuántica de Planck.
Inconvenientes del Modelo de Rutherford
- Según las leyes del electromagnetismo, un electrón acelerado debería emitir energía y colapsar contra el núcleo.
- El modelo no explicaba satisfactoriamente los espectros atómicos.
Aciertos e Inconvenientes del Modelo de Bohr
- Aciertos:
- Justifica la estabilidad del átomo mediante órbitas estacionarias.
- Introduce el concepto de niveles de energía, explicando el espectro del hidrógeno e hidrogenoides.
- Relaciona propiedades químicas con la estructura electrónica.
- Inconvenientes:
- Los resultados para átomos polielectrónicos no coincidían con los experimentales.
- Carecía de coherencia en su desarrollo.
Ecuación de Schrödinger y Función de Onda
La ecuación de Schrödinger, al ser resuelta, proporciona una serie de soluciones que describen los posibles estados de energía de los electrones en el átomo.
La función de onda es un indicador de la probabilidad de encontrar una partícula en una región específica del espacio.