Electromagnetismo |
Movimiento de las partículas cargadas Fuerzas sobre las cargas
El osciloscopio Separación de semillas Motor iónico Acelerador lineal Medida de la relación carga/masa Medida de la unidad fundamental de carga El espectrómetro de masas El ciclotrón Campos eléctrico y magnético cruzados |
Modelo atómico de Bohr | |||||||||||||||||||||
| Un átomo tiene una dimensión del orden de 10-9 m. Está compuesto por un núcleo relativamente pesado (cuyas dimensiones son del orden de 10-14 m) alrededor del cual se mueven los electrones, cada uno de carga –e (1.6 10-19 C), y de masa me (9.1·10-31 kg). El núcleo está compuesto por protones y neutrones. El número Z de protones coincide con el número de electrones en un átomo neutro. La masa de un protón o de un neutrón es aproximadamente 1850 veces la de un electrón. En consecuencia, la masa de un átomo es prácticamente igual a la del núcleo. Sin embargo, los electrones de un átomo son los responsables de la mayoría de las propiedades atómicas que se reflejan en las propiedades macroscópicas de la materia. El movimiento de los electrones alrededor del núcleo se explica, considerando solamente las interacciones entre el núcleo y los electrones (la interacción gravitatoria es completamente despreciable).
La intensidad de la interacción gravitatoria es despreciable frente a la interacción electromagnética.
Modelo atómico de BohrEl modelo de Bohr es muy simple y recuerda al modelo planetario de Copérnico, los planetas describiendo órbitas circulares alrededor del Sol. El electrón de un átomo o ión hidrogenoide describe también órbitas circulares, pero los radios de estas órbitas no pueden tener cualquier valor. Consideremos un átomo o ión con un solo electrón. El núcleo de carga Ze es suficientemente pesado para considerarlo inmóvil,
En el modelo de Bohr, solamente están permitidas aquellas órbitas cuyo momento angular está cuantizado.
n es un número entero que se denomina número cuántico, y h es la constante de Planck 6.6256·10-34 Js Los radios de las órbitas permitidas son
donde a0 se denomina radio de Bohr. a0 es el radio de la órbita del electrón del átomo de Hidrógeno Z=1 en su estado fundamental n=1. La energía total es
En una órbita circular, la energía total E es la mitad de la energía potencial
La energía del electrón aumenta con el número cuántico n. La primera energía de excitación es la que lleva a un átomo de su estado fundamental a su primer (o más bajo) estado excitado. La energía del estado fundamental se obtiene con n=1, E1= -13.6 eV y la del primer estado excitado con n=2, E2=-3.4 eV. Las energías se suelen expresar en electrón-voltios (1eV=1.6 10-19 J) La frecuencia f de la radiación emitida cuando el electrón pasa del estado excitado E2 al fundamental E1 es
ActividadesEn este applet se trata de mostrar las características más sobresalientes del modelo atómico de Bohr.
Se pulsa el botón titulado Empieza Se muestra de forma animada, el movimiento del electrón y se proporcionan datos relativos a su energía en eV y a su radio en angstrom. Como ejercicio, el lector puede calcular los radios y las energía de algunas de las órbitas del átomo de hidrógeno o del ión hidrogenoide seleccionado. Datos:
carga del electrón e=1.6·10-19 C, masa me=9.1·10-31 kg constante de Planck h=6.6256·10-34 J·s, constante 1/(4πε0)=9·109 Conversión de unidades: energía, 1eV=1.6 10-19 J, longitud, un angstrom vale 10-10 m
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Atomo de Bohr
