Informe 3. Transiciones electrónicas PDF

Preview

Summary

UNIVERSIDAD CIENTIFICA DEL SURFACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUDCARRERA DE MEDICINA HUMANALABORATORIO DE QUÍMICACURSO: QUÍMICA GENERALPROFESOR:BECERRA ROMERO, Javier Asdrúbal SECCIÓN 1QINFORME DE PRÁCTICAS N.º 3TÍTULO:TRANSICIONES ELECTRONICASINTEGRANTES:BOCANGEL ESPINOZA, Brayan Celfio BOLAÑOS CORNEJ...

Description

UNIVERSIDAD CIENTIFICA DEL SUR FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD CARRERA DE MEDICINA HUMANA

LABORATORIO DE QUÍMICA CURSO: QUÍMICA GENERAL PROFESOR: BECERRA ROMERO, Javier Asdrúbal SECCIÓN 1Q1

INFORME DE PRÁCTICAS N.º 3 TÍTULO: TRANSICIONES ELECTRONICAS

INTEGRANTES: BOCANGEL ESPINOZA, Brayan Celfio BOLAÑOS CORNEJO, Alexandra Ioamnet CALCINA FERREL, Alison Jareth CALLAÑAUPA PACÍFICO, Rosa Daniela

HORA DE PRÁCTICA: 07:10 – 9:00

LIMA - PERÚ

I.

Introducción Las transiciones electrónicas se refieren a los “saltos” de los electrones entre niveles de energía de un átomo. Cuando un electrón “salta” de un nivel superior a un nivel inferior pierde energía, esta energía perdida se manifiesta como luz. Un salto del quinto nivel al tercer nivel desprende un color de luz diferente a un salto del cuarto nivel al tercer nivel - ¿Por qué la diferencia?: porque la energía de los electrones en los niveles es diferente. Esto significa que cada color de la luz visible está asociado a una determinada energía.

II.

Objetivos ü Observar la luz emitida por el salto de electrones en átomos excitados eléctricamente. ü Calcular la longitud de onda, frecuencia y energía asociada a cada una de las radiaciones observadas.

III.

Parte experimental ü Cuadro 3.1 Longitud de onda aproximada de los colores de la luz

visible COLOR CARACTERÍSTICO

LONGITUD DE ONDA (ʎ)

Violeta

380 – 455 nm

Azul

455 – 492 nm

Verde

492 – 577 nm

Amarillo

577 – 597 nm

Naranja

597 – 622 nm

Rojo

622 – 780 nm

ü Cuadro 3.2 Sustancias químicas de partida utilizadas para producir los colores de los fuegos artificiales COLOR

SUSTANCIAS QUÍMICAS

Rojo

Li2CO3, SrCO3, Sr (NO3)2, SrC2O4·H2O

Naranja

CaCl2, CaSO4, CaCO3

Dorado

Fe, C

Amarillo

NaNO3, Na3AlF6, Na2C2O4, NaHCO3, NaCl

Verde

BaCl2, Ba (NO3)2, BaCO3, Ba (ClO3)2

Azul

CuCl, CuSO4·5H2O, CuH·AsO3

Violeta

KCl

Plata

Mezcla de compuestos de Sr (rojo) y Cu (azul) Al, Ti, Mg

Blanco Chispa eléctrica

IV.

Al, Mg, BaO

Datos y resultados ü Cuadro 3.2: Emisión de radiación por excitación térmica (calor)

ELEMENTO A EXCITAR

FÓRMULA

Cloruro de litio

LiCl

Cloruro de sodio

NaCl

Cloruro de potasio

KCl

Cloruro de calcio

CaCl

Cloruro de estroncio

SrCl

Cloruro de bario

BaCl

Cloruro de cobre

CuCl

COLOR PREDOMINANTE DE LA RADIACIÓN EMITIDA Rojo Amarillo Violeta Anaranjado Rojo Verde Azul

Magnesio

Mg

Hierro

Fe

Aluminio

Al

Chispa eléctrica (blanco) Dorado Chispa eléctrica (blanco)

ü Cuadro 3.3: Cálculos de frecuencia y energía

ELEMENT O Sodio Estroncio

V.

CÁLCULOS Longitud de Frecuencia onda (ʎ) nm (ƒ) s-1 577 – 597 nm 5.11x1014s-1 (587nm) 622 – 780nm 2.34x1014s -1 (701nm)

Energía J/fotón

Energía J/mol-fotón

3.39x10-19J

2.04x105J/mol

1.550x10-19J

9.334x104J/mol

Cálculos 1. Según el color anotado en la tabla 3.2, usar el valor de ʎ promedio de la tabla 3.1 · Sodio: luz amarilla ʎ = (577 + 597) / 2 ʎ = 587 · Estroncio: luz roja ʎ = (622 + 780) / 2 ʎ = 701 2. Calcular la frecuencia con la siguiente ecuación:

Energía kJ/mol 2.04x102K J/mol 9,3341x10 KJ/mol

·

Sodio: 3x108 m/s = 587x10-9 m×ʋ

ʋ=5.11x1014 s -1

· Estroncio: 3x108 m/s = 701 x10-9 m×ʋ ʋ= 2.34x1014 s -1 3. Calcular la energía de un fotón mediante la ecuación de Planck

Sodio: E_fotón=6.626x10-34 J.s × 5.11x1014 s-1 E_fotón= 3.39x10-19J · Estroncio: E_fotón=6.626x10-34 J.s × 2.34x1014 s –1 E_fotón= 1.550x10-19J ·

4. Calcular la energía de un mol de fotones multiplicado el valor anterior por el número de Avogadro: 6.022x1023 fotón/mol.

·

Sodio: E mol=3.38x10-19J/fotón×6.022x1023fotón/mol E mol=2.04x103J/mol

· Estroncio: E mol= 1.55x10-19J/fotón × 6.022x1023fotón/mol E mol= 9.334 x104J/mol 5. Convertir J a KJ (1 KJ = 1000 J)

VI.

·

Sodio: 2.038x105J/mol× ((1 KJ) / (1000 J)) = 2.038x102 KJ/mol

·

Estroncio: 9,3341x104 J/mol× ((1 KJ) / (1000 J)) = 9,3341x10KJ/mol

Cuestionario

1. Explicar el espín nuclear e imágenes por resonancia magnética nuclear (RMN). Existe un momento angular asociado a la partícula misma ya se trate de cualquier partícula subatómica, y éste se describe mediante el número cuántico de espín que puede tomar valores de + ½ y –½. El cálculo del número cuántico de espín para un núcleo se realiza sumando los espines de protones y neutrones desapareados. De particular interés para la Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es el espín de los protones y neutrones del núcleo atómico. La resonancia magnética nuclear utiliza un campo magnético intenso, ondas de radio y una computadora para crear

imágenes. Si bien los rayos X son muy buenos para visualizar los huesos, la RNM le permite al médico visualizar estructuras de tejido blando, como los ligamentos y el cartílago, y ciertos órganos como los ojos, el cerebro y el corazón. 2. ¿Cuál es la longitud de onda de un fotón que tiene 4 veces más energía que otro fotón cuya longitud de onda es 375nm? E=

−6 h ×C 1.24 × 10 ⇒ ⇒E=3.30 eV −9 λ 375 ×10

↪ E=3.30× 4=13.2 eV

∴13.2=

1.24 × 10−6 ⇒λ=9.4 ×10−8 λ

3. Calcular la frecuencia, la longitud de onda y la energía asociada al salto electrónico desde el nivel 5 al 3 en el átomo de hidrógeno. −18

E1=2,174 × 10

E=

joules

−constante 2 n

2,1 8 ×10−18 =

−constante ⇒constante=−2,18 ×10−18 joules 2 1 −18

n=3⟹

−2,1 8× 10 2 3

n=5⟹

−2,1 8× 10−18 =−8 , 7 2× 10−20 joules 2 5

−1 9

=−2, 42 ×10

joules

· E nergia asociada al salto :

E5−E 3 ⇒−8 ,72 ×10−20 −( −2, 42 ×10−1 9 ) Energía del fotón=1,548 ×10−19

· Longitud de la onda :(n=5)

(

1 1 1 =10967757 − 4 25 λ 1 =2303228,97 m−1 λ

)

·

Frecuencia :(υ) C υ= λ 8 3.00 ×10 υ= ⇒υ=3 2303228,97

4. Explicar el funcionamiento del microscopio electrónico mediante la mecánica cuántica.

El microscopio electrónico funciona usando haces de electrones los cuales aumentan la imagen de observación, consiguiendo aumentos hasta de 100.000 X. En la mecánica cuántica funciona gracias a la dualidad onda-partícula la cual explica el comportamiento ondulatorio de los electrones. (1) (2) 5. ¿Qué es un rayo láser, cómo se emite? Es una radiación electromagnética que produce y amplifica un rayo de luz estrecha con enorme intensidad de manera directa y monocromática, lo que significa que las ondas de luz que los componen viajen en línea recta casi sin dispersarse. (3)

VII.

Discusiones En los resultados del experimento se observaron los diferentes colores producidos por los saltos energéticos de los elementos utilizados, en comparación a los resultados de otros ensayos obtuvimos los mismos resultados, aunque con algunas diferencias debido a la percepción de los colores, ya que, estos pueden variar por distintos factores como la cantidad del elemento sometido al calor o mala práctica, sin embargo, los resultados finales no presentan gran diferencia, los compuestos trabajados en este ensayo fueron únicamente cloruros.

VIII.

Conclusiones ü Cada elemento tiene unos espectros de absorción y emisión distintos, mientras que otros los comparten. ü Distintas tonalidades tienen una distinta longitud de onda. ü Mientras más pequeña sea la longitud de onda electromagnética más intensa es la radiación.

ü El color de la luz emitida por cada elemento al ser excitado es útil para determinar los rangos en los que este se encuentra y finalmente poder definir la longitud de onda, frecuencia y energía.

Referencias bibliográficas

IX.

1. Elguero, J., Alkorta, I., Pardo, C., Claramunt, R., Dolores, M., & María, S.

(n.d.).

RESONANCIA

APLICACIONES

EN

MAGNÉTICA QUÍMICA

NUCLEAR

ORGÁNICA.

DE

PROTÓN:

Recuperado

de:

http://www.are.iqm.csic.es/cursos/rmn_parte1.pdf 2. John W. Sandino. Microscopía electrónica de transmisión y mecánica cuántica. Recuperado de: 81623-Article Text-435255-3-10-20191027.pdf 3. Principios del láser | Conocimiento | Fundamentos de marcado láser |

KEYENCE

México.

(2021).

Recuperado

Mayo

6,

2021,

Keyence.com.mx

de

página:

https://www.keyence.com.mx/ss/products/marking/lasermarker/knowledg e/principle.jsp#:~:text=Diferencias%20entre%20la%20luz%20ordinaria %20y%20los%20rayos%20l%C3%A1ser,-Aqu%C3%AD%20es %20donde&text=Los%20l%C3%A1seres%20emiten%20haces %20de,dispersan%20en%20todas%20las%20direcciones. 4.

Introdución ao RMN - Sección de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) - USC. (2021). Retrieved May 7, 2021, from Usc.gal website: https://www.usc.gal/gl/investigacion/riaidt/rm/rmn/introducion.html#:~:text =Existe%20un%20momento%20angular%20asociado,y%20neutrones %20del%20n%C3%BAcleo%20at%C3%B3mico....