O R I E N T A C I O N E S P A R A E L A C C E S O A L A U N I V E R S I D A D 1 El estudio de los espectros atómicos es una de nuestras mayores fuentes en el conocimiento sobre la estructura atómica . Desde el telescopio James Webb, que utiliza la espectroscopia astronómica para identificar la composición de las estrellas, hasta la criminología moderna , que utiliza la espectroscopia forense para determinar la composición en muestras de sangre en la escena de un crimen . Los espectros se utilizan para determinar especies atómicas en multitud de objetos. Debido a su sencillez, el espectro más estudiado es el espectro del átomo de hidrógeno. 1 Calcula a qué transición corresponde la línea en el espectro de emisión del átomo de hidrógeno situada en la zona visible cuya energía asociada es 291,87 kJ ? mol-1. Datos. h = 6,626 · 10-34 J ? s; NA = 6,022 · 1023 mol-1; Ry = 2,180 · 10-18 J; RH = 1,097 · 107 m-1; c = 3 · 108 m ? s-1. Ry = h ? c ? RH. Según la ecuación de Bohr, la energía de cada nivel está cuantizada y la diferencia de energía entre dos niveles atómicos cumple la expresión: E R n n 1 1 H 1 2 2 2 $ D = - f p Nos hablan de que la línea está en la zona visible. Por tanto, se trata de una línea en la zona de Balmer, y entonces n1 = 2. Para conocer la transición electrónica deberemos calcular n2 en la expresión matemática anterior. En primer lugar, dado que esta expresión es para un átomo de hidrógeno, tendremos que cambiar las unidades de la energía de la radiación de kilojulios por cada mol de electrones a julios por electrón utilizando el factor de conversión adecuado, ya que en la expresión, el dato de la energía es para la transición de un electrón. Nos ofrecen dos valores de la constante de Rydberg, y deberemos elegir el que aparece reflejado en unidades de energía. 2 Calcula la menor longitud de onda de la radiación absorbida del espectro de hidrógeno. Expresa el resultado en nm. Datos. RH = 1,097 · 107 m-1. En este caso usaremos la expresión que refleja la longitud de onda asociada para diferentes saltos electrónicos: R n n 1 1 1 H 1 2 2 2 $ l = - f p La menor longitud de onda vendrá asociada a la transición de mayor energía. En el caso del átomo de hidrógeno, la transición más energética tendrá lugar para n1 = 1 y n2 = 3. El valor de longitud de onda lo obtendremos en metros. Tendremos que utilizar el factor de conversión adecuado para obtenerlo en nm, tal y como se nos pide. 3 Calcula la longitud de onda y la frecuencia asociada a la tercera línea del espectro de la serie Lyman. Datos. RH = 1,097 · 107 m-1, c = 3 · 108 m ? s-1. De nuevo usaremos la expresión que refleja la longitud de onda asociada para diferentes saltos electrónicos: R n n 1 1 1 H 1 2 2 2 $ l = - f p Al tratarse de la serie de Lyman n1 =1, la tercera línea corresponderá al tercer salto electrónico posible, es decir a n2 = 4. Para calcular la frecuencia utilizaremos la expresión c = l ? f. Series de emisión del átomo de hidrógeno. Serie de Balmer Serie de Paschen E eV 0 -0,38 -0,54 -0,85 -1,51 -3,40 -13,6 n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 6 n = 7 n = ∞ infrarrojo Serie de Brackett S. de Pfund visible Serie de Lyman ultravioleta Magnitudes atómicas. Historia de los modelos atómicos. Orígenes de la teoría cuántica. Modelo atómico de Bohr. Mecánica cuántica. Configuración electrónica. C O N C E P T O S C L A V E 35
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