Teoría Cuántica de Max Planck

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Micro Clases de Castro

Teoría Cuántica de Max Planck José Luis Castro Soto Licenciado en Química

Ciudad Bolívar, octubre de 2018

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Micro Clases de Castro La Teoría Cuántica de Max Planck Por Lcdo. José Luis Castro

@jlcastro78

@jlcastros78

Nº 13a

D e c i er t o m o d o , el est u d io d e l o s á t o mos no s l l eva a c o nt esta r l a s si g u i entes preg u nt as:

El salto dado de la Física Clásica a la Teoría Cuántica nos ayudó a predecir y entender la función que desempeñan los

¿Qué energía posee

electrones en la química.

un electrón individual?

¿Cuántos electrones están presente en determinado átomo?

¿En qué parte del átomo se encuentran los electrones? L o s pr i m ero s i nt ent os d e l o s f í si c o s d el si g l o X I X pa r a c o m prend er el c o m por tami ento d e l o s á t o mos y m o l écula s no f u er o n ex i t osos d el t o d o . Pero, al suponer que las moléculas se

Sin embargo, este modelo no

comportaban como esferas rígidas

informaba del todo la estabilidad

que rebotan, los físicos fueron

de las moléculas; es decir, no

capaces de predecir y explicar

podían explicar las fuerzas que

algunos fenómenos macroscópicos,

mantenían unidos los átomos.

como la presión que ejerce un gas. P a so m u c ho t i em po pa r a q u e se d esc u b r i er an y a c ept ar a q u e l a s pr o pi ed a d es d e l o s á t o mos y m o l écul as, no so n g o b er nad as po r l a s m i sm a s l eyes f í si c a s q u e r i g en l o s o b jet o s m á s g r a nd es La nueva era de la física comenzó en 1900 con el joven físico alemán Max Karl Ernest Ludwig Planck.

Los físicos siempre habían supuesto que la energía era un proceso continuo y que en el proceso de

radiación se podía liberar cualquier cantidad de energía.

Esto es Química, Amooo la Químicaaa

Los aportes de Max Planck, sin duda revolucionaran y permitirán modificar para siempre el concepto de la naturaleza.

Continuará …

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Micro Clases de Castro La Teoría Cuántica de Max Planck Por Lcdo. José Luis Castro

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Cuando un sólido es sometido a calentamiento,

@jlcastros78

Nº 13b

Ejemplos de radiación emitida por sólidos al ser

este emiten radiación electromagnética

calentados, tenemos la luz rojiza de una hornilla eléctrica

que abarcan una amplia gama de

o la luz amarillenta de una lámpara de tungsteno.

longitudes de onda.

Planck, al examinar los datos de la radiación que emitían los sólidos al ser calentados a diferentes temperaturas, descubriendo que los átomos y moléculas emiten energía en cantidades muy particulares.

A f i na l es d el si g l o X I X , i nv est i ga ciones d em o str ar on q u e l a c a nt i da d d e energ í a ra d i a nt e em i ti da po r u n o b jet o a c i er ta t em per atur a d epend í a d e su l o ng i tud d e o nd a .

Es decir, la energía liberada poseen un comportamiento dual, se propagan como una onda electromagnética e interactúan

Sin embargo, la explicación de esta

con otras partículas

dependencia con la teoría ondulatoria

como si fueran

establecida y con las leyes de la termodinámica no era del todo satisfactoria.

P l a nc k reso l vi ó el pr o b l ema su po ni end o d e f o r m a r a d i c a l y a pa r t á nd ose d e l o s c o nc epto s est a b l eci dos, d o nd e l a f í si c a c l á si c a a su m í a q u e l o s á t o mos y l a s m o l écul as em i t í an (o a bso rbí a n) c u a l qui er c a nt i da d a r b i t r ar i a d e ener g í a r a d i a nt e.

partículas portadoras de energía.

Esto es Química, Amooo la Químicaaa

Esto lo logró proponiendo que los átomos o moléculas emitían (o absorbían) energía sólo en cantidades discretas, es decir, como pequeños paquetes o cúmulos.

Continuará …

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Micro Clases de Castro La TeorĂ­a CuĂĄntica de Max Planck Por Lcdo. JosĂŠ Luis Castro

@jlcastro78

@jlcastros78

NÂş 13c

A eso s pa q u etes o c Ăş m ulos, es d ec i r , a esa c a nt i da d m Ă­ ni m a d e ener g Ă­ a q u e se po d Ă­ a em i t ir (o a b so rb er) c o m o r a d i a c iĂłn el ec tr omag nĂŠti ca, P l a nc k l a l l a m Ăł c u a nto o f o t o nes d e energ Ă­ a . Esto significa que la energĂ­a radiante de un cuerpo (radiaciĂłn), no puede ser emitida ni absorbida de forma continua, sino en determinados momentos y pequeĂąas cantidades de mĂşltiplos enteros de un valor muy pequeĂąo.

D e a c u erd o c o n P l a nc k , l a ener g Ă­ a ( E ) d e u n cuanto o fotĂłn d epend e d e l a f rec uenci a d e l a r a d i a c i Ăłn, est a d a d a po r :

A su vez, se relaciona con la longitud

E = hĎ…

de onda (đ??€ ) mediante la ecuaciĂłn:

đ?’„ Ď…=Îť

Donde:

h = constante de Planck (6,63x10-34 J¡s). Ď… = frecuencia de radiaciĂłn.

D e a c u erd o a l a t eo r Ă­ a c u ĂĄ nti ca , l a ener g Ă­ a si em pr e se em i te en m Ăş l ti pl os d e đ?’‰đ??‚; po r ejem pl o , đ?’‰đ??‚, đ?&#x;?đ?’‰đ??‚, đ?&#x;‘đ?’‰đ??‚, ‌ đ??§đ?’‰đ??‚ Sin embargo, su hipĂłtesis no tuvo

Cuando Planck presentĂł su teorĂ­a, no

problema para correlacionar los datos experimentales de las

pudo explicar por quĂŠ

P o r l o q u e l a energ Ă­ a ( E ) t a m b iĂŠn se pu ed e ex presa r:

đ?’„ E=hÎť Donde:

h = constante de Planck. C = velocidad de la luz. đ??€ = longitud de onda.

La idea de que la energĂ­a debĂ­a

estar cuantizada o “empaquetadaâ€? tal vez parezca extraĂąa, pero el concepto cuĂĄntico

las energĂ­as debĂ­an

emisiones de los sĂłlidos en todas

tiene muchas

ser (finitas), o

las longitudes de onda; todas se

analogĂ­as.

cuantizadas.

explicaban con su TeorĂ­a CuĂĄntica.

Por ejemplo, una carga elĂŠctrica estĂĄ cuantizada; sĂłlo puede haber mĂşltiplos enteros de e-, la carga del electrĂłn. La materia misma estĂĄ cuantizada,

Esto es QuĂ­mica, Amooo la QuĂ­micaaa

por el nĂşmero de electrones, protones y neutrones, y el nĂşmero de ĂĄtomos que hay en una muestra de materia tambiĂŠn debe ser un entero.

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En la próxima Micro Clase, estudiaremos el Efecto FotoelÊctrico. Hasta Luego‌


Bibliografía consultada • Chang, R., & Goldsby, K. A. (2013). Química (Undécima ed.). México D. F., México: McGraw Hill / Interamericana, S. A. de C.V. • Mahan, B. (1977). Química, Curso Universitario. (segunda ed.). México D. F., México: Fondo Educativo Interamericano, S. A. de C.V.

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