Material complementario
Tema 1
Estructura de la materia
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Tema 1: Estructura de la materia
1. Introducción
2. Estructura atómica
1. La corteza electrónica
2. El núcleo
3. Nomenclatura nuclear
4. Excitación e ionización.
3. Unidades de masa y energía en Física atómica
4. Radiación electromagnética.
1. Naturaleza de la radiación electromagnética
2. El fotón.
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1. Introducción
EL ÁTOMO
A
Z
X
•Toda la materia está constituida por átomos
Los átomos de cada
elemento
son
iguales
entre sí, pero distintos de
los de otros elementos
El átomo es la cantidad más
pequeña de un elemento que
conserva
sus
propiedades
químicas.
Los compuestos químicos se forman por la combinación de los átomos de
los distintos elementos
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2. Estructura atómica
Núcleo
Tamaño núcleo-átomo
Átomo
Corteza
electrónica
¡¡Guisante en un
campo de fútbol!!
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2.1 Corteza electrónica.
La energía de ligadura de los
electrones varía con el radio de la
órbita en que se encuentren.
M
L
K
Si los electrones tienen
energía suficiente pasan a
órbitas más alejadas
Representación del átomo
en su estado fundamental
(Mínima energía)
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2.2 El núcleo.
Neutrón.
A
X
Z
Protón
El núcleo está formado por Z protones y A-Z neutrones (N). A estas
partículas se las conoce como nucleones.
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2.3 Nomenclatura nuclear.
A
X
Z
A= número másico = número de neutrones + número de protones.
Z= número atómico = número de protones = número de electrones.
X= Elemento químico
• Las propiedades del elemento químico están fijadas por Z
• Átomos con el mismo Z y distinto A siguen siendo el mismo elemento. Se les
conoce como isótopos.
• Átomos con el mismo N (=A-Z) y distinto Z son átomos diferentes. Se les
conoce como isótonos.
• Átomos con el mismo A pero distinto N y distinto Z son distintos elementos. Se
les conoce como isóbaros.
Isótopos del Hidrógeno.
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2.3 Nomenclatura nuclear.
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2.3 Nomenclatura nuclear.
Z
N
Para tener en cuenta el número
de neutrones se emplea la tabla
de nucleidos.
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2.4 Excitación e Ionización
Estado fundamental
Átomo excitado
Excitación
Desexcitación
+
Estado fundamental
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Ionización
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Átomo ionizado
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3. Unidades de masa y energía
El átomo es muy pequeño, por eso necesitamos definir unidades convenientes
DIMENSIONES
Átomos
10-10 m
Núcleo
10-15 m
1 u.m.a. = Unidad atómica de masa= 1/12
átomo 12C (Carbono con 6 p + 6 n)
1 uma = 1,6606 x 10-27 Kg
1 kg = 1/1,606 x 10-27 uma = 6,22 x 1026 uma
MASA
Neutrón
~ 1,008 u.m.a. =
1,675 · 10 -27 kg
Protón
~ 1,007 u.m.a. =
1,673 · 10 -27 kg
Electrón
1/1836 u.m.a. =
9,11 · 10 -31 kg
Mili = 10-3
Múltiplos
Micro = 10-6
Nano = 10-9
Mega = 106
Pico = 10-12
Fermi = 10-15
1 eV = energía cinética que
adquiere un e, inicialmente en
reposo, cuando se le somete a
una diferencia de potencial de
1 voltio.
Kilo = 103
Giga = 109
Energía
Electronvoltio
eV
Kiloelectronvoltio
KeV
1000 eV = 103 eV
Megaelectronvoltio
MeV
1000000 eV = 106 eV
Gigaelectrovoltio
GeV
1000000000 eV = 109 eV
Podemos expresar la masa con unidades de energía empleando las ecuación de Einstein:
E = m c2 donde
c = 3 x 108 m/s.
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4. Radiación electromagnética
Radiación EM: propagación de energía sin el soporte de un medio
material.
y
l
O
Está formada por dos campos, eléctrico (E) y
magnético (B), que se encuentran en fase y cuyos
planos de propagación son perpendiculares.
Z
l
l
X
La velocidad de propagación en el vacío de
las ondas EM es constante: c = 3 x 108 m/s
Todas las ondas se caracterizan
Para todas las ondas EM se cumple la relación:
c=nλ
Espectro EM
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por: λ y
ν
l = longitud de onda= distancia entre dos puntos de la misma fase.
n = frecuencia= número de oscilaciones por segundo
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4.2 El Fotón
Los fenómenos físicos asociados a la Radiación EM sólo se pueden explicar
si se le asocia una dualidad en el comportamiento:
 Onda
 Partícula o corpúsculo = FOTÓN
Fotón: corpúsculo de energía sin soporte material, equivalente a una
energía cinética: E = h · v = h · c/λ
donde h = 6,62 · 10-34 J·s. (Cte de Plank)
♦ El carácter ondulatorio explica los fenómenos de interferencia, difracción y
refracción.
♦ El carácter corpuscular explica los fenómenos de interacción con la
materia.
Transiciones
átomo H
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Transiciones posibles del e- del hidrógeno.
Serie de
Lyman
(ultrav ioleta)
Serie de Balmer
n=1
n=2
Serie de Paschen
(infrarroj o)
n=3
n=4
n=5
0
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2
4
6
Serie de
Brackett
Serie de
Pfund
-8
8x 10 cm
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