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UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA CENTRO UNIVERSITARIO DE TONALA QUIMICA INORGANICA I NRC:163611

SECCION: Z01

CLAVE: IH171

INGENIERIA EN NANOTECNOLOGIA 2020-A PROFESOR: DR. ESPICIO MONTEROS CURIEL

LABORATORIO DE QUÍMICA PRÁCTICA No. 3

Chemlab. La ecuación de Rydberg Nombre del estudiante: MIRÓN LEÓN VALERIA Grado: SEGUNDO Carrera: INGENIERIA EN NANOTECNOLOGÍA RASGOS A EVALUAR

VALOR

Puntualidad en fecha de entrega

2

Limpieza y orden

2

Generalidades

4

Observaciones

4

Esquemas

4

Cuestionario

2

Conclusiones

2

OBTENIDO

TOTAL

____________________ Vo.Bo



OBJETIVO: Determinar gráficamente la ecuación de Rydberg mediante los cálculos obtenidos.



FUNDAMENTO TEÓRICO: Cuando se excita una muestra de gas aplicándole un campo alternativo grande, dicho gas emite ciertas longitudes de onda discretas. A fines de la década de 1800, los científicos Johann Balmer y Johannes Rydberg, desarrollaron una ecuación empírica que correlaciona la longitud de onda de la luz emitida para ciertos gases como H2. Posteriormente se demostró que el concepto de ‘’saltos’’ cuantizados de los electrones entre las orbitas de Niels Bohr, era congruente con la ecuación de Ryberg. En este ejercicio usted medirá las longitudes de onda de las líneas del espectro de emisión del hidrogeno y después determinara gráficamente el valor de la constante de Rydberg, RH

GENERALIDADES 

MATERIAL:    



Hoja de instrucciones de la práctica a realizar. Software de ChemLab. Hoja blanca para hacer anotaciones. Hoja de cálculo para graficar

TÉCNICA: 1. Encienda el Laboratorio virtual de química y elija The Rydberg Equation (La ecuación de Rydberg) de entre la lista de tareas. Se abrirá Quantum Laboratory (laboratorio cuantico). El espectrómetro estará a la derecha de la mesa de laboratorio. El espectro de emisión del hidrogeno estará en la ventana del detector en el extremo derecho como grafica de intensidad contra longitud de onda (λ). 2. Haga clic sobre el interruptor Visible/Full (visible/completo) para ampliar solo el espectro visible. Observara cuatro picos en el espectro. Si arrastra su cursor sobre uno de ellos, identificara la longitud de onda (en mm) y el campo de la coordenada x en el extremo inferior derecho de la ventana del detector. Anote las longitudes de onda de los cuatro picos del espectro visible del hidrogeno en la tabla de datos. (Redondee a números enteros). (tabla1) 3. La ecuación de Rydberg tiene la forma

1 1 1 =R H ( 2 − 2 ) λ n f ni

donde λ es la

longitud de onda en metros R H es la constante de Rydberg, nf es el número cuántico principal final (para la serie de Balmer, que se encuentra en el espectro visible , nf=2) y ni es el número cuántico principal inicial(n=3,4,5,6,

…).Calcule a partir de sus datos experimentales, la longitud de onda en metros 1/ λ en m-1. Anote sus respuestas en la tabla de datos (tabla 1).



OBSERVACIONES CUESTIONARIOS, CALCULOS Y ESQUEMAS 1. De la ventana del detector del espectro de emisión ¿Cuántas líneas distintas observa y de qué color son? Observo 14 líneas, la 1ra es color morado, la 2da es entre morado y azul, la 3ra y 4ta son azul rey, la 5ta es azul celeste, la 6ta es rojo intenso, casi carmín y de la 7ma a 14va son rojas. 2. Completa la tabla con las instrucciones 2 y 3. TABLA 1. λ (nm)

1/λ (m-1)

λ (m)

Línea #1 (izquierdo)

411

4.11x10-7

2433090.024

Linea #2

435

4.35 x10-7

2298850.575

Linea #3

486

4.86 x10-7

2057613.169

Linea #4 (derecha)

657

6.57 x10-7

1522070.015

NOTA: 1nm = 1x10-9m 3. La fórmula para determinar la energía es E=hv = hc/ λ donde h es la constante de Planck y c es la velocidad de la luz. ¿Cuál es la relación entre la longitud de onda y la energía? En que son inversamente proporcionales, si una aumenta la otra disminuye y viceversa. 4. De las cuatro líneas espectrales del hidrogeno registradas en la tabla anterior, ¿Qué línea corresponde a la transición n =3 a n = 2, y de 4 a n = 2, así sucesivamente desde n=6 hasta n = 2? nf 3

ni 2

4

2

FORMULA

1 1 1 =1.09 X 107 m( 2 − 2 ) = 1513888.889 λ 2f 3 i 1 1 1 =1.09 X 107 m( 2 − 2 ) =2043750 λ 2f 4i

LINEA Línea #4 Línea #3

5

2

6

2

1 1 1 =1.09 X 107 m( 2 − 2 ) =2289000 λ 2f 5 i 1 1 1 7 =1.09 X 10 m( 2 − 2 ) =2422222.222 λ 2f 6 i

Línea #2 Línea #1

RH= 1.09 X107m-1 5. Calcule el valor de

(

1 1 − ) para las transiciones n= 6 a n= 2, n = 4 a n 2 nf n i2

= 2 y n = a n = 2. Relacione los valores para estas transiciones y anótelos junto con el reciproco adecuado de longitud de onda en la tabla de resultados. Líne a#

1 1 − 2) 1/ λ (m-1) 2 nf n i 1 6-2 2433090.024 1 1 ( 2 − 2 ) =.22 2f 6i 2298850.575 1 1 2 5-2 ( 2 − 2 ) =.21 2f 5i 2057613.169 1 1 3 4-2 ( 2 − 2 ) =.1875 2f 4 i 4 3-2 1522070.015 1 1 ( 2 − 2 ) =.1388 2f 3i 1 1 1 8.-La ecuación de Rydberg, λ =R H ( 2 − 2 ) se encuentra en forma de y=mx + b n f ni 1 1 donde 1/ λ corresponde a y, ( 2 − 2 ) corresponde a x, y b =0. Si grafica 1/ λ en nf n i Transición ni a nf

(

el eje y

(

1 1 − ) 2 nf n i2

en el eje x, la pendiente resultante será la constante de Rydberg, RH

Empleando un programa de hoja de cálculo o una hoja de papel milimétrico, grafique los datos experimentales y determine el valor de la constante de Rydberg.

Ecuación de Rydberg 3000000 2433090.02

2500000 y =1/ λ (m-1)

2298850.58 2057613.17

2000000

1522070.02 1500000 1000000 500000 0 0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.19

0.2

0.21

0.22

0.23

x= (� /((� _�^^� ) −� / −(� _�^ ^� ))

y =1/ λ (m-1)

x=

(

1 1 − ) 2 nf n i2

m=

y x

2433090.024 .22 2433090.024/.22 2298850.575 .21 2298850.575/.21 2057613.169 .1875 2057613.169/.1875 1522070.015 .1388 1522070.015/.1388 9.-El valor aceptado para RH es 1.0974 x107 m-1 Determine el % de error empleando la fórmula:

% error=

surespuesta – respuesta aceptada x 100 respuesta aceptada

% error=

11059500.11 – 1.0974 x 10 7 =.014 x 100 = 1.46% 1.0974 x 10 7

% error=

10946907.5 – 1.0974 x 107=4.30 x 10−3 x 100 = .430% 1.0974 x 10 7

% error=

10973936.9 – 1.0974 x 10 −3 6.78 10 x 100 =.678% 1.0974 x 10 7

% error=

10965922.3 – 1.0974 x 107 6.04 x 10−3 x 100 = .604% 1.0974 x 10 7

7

resultado 11059500.11 10946907.5 10973936.9 10965922.3

Figura 1. Detector como gráfica de intensidad contra longitud de onda



CONCLUSIONE S: Figura Debido a que la 2. Picos del espectro visible del ecuación hidrógeno de Rydberg calcul a la longitud de onda

que

corresponde a las diferencias de nivel de energía del átomo cuando una corriente eléctrica pasa a través de gas hidrógeno a baja presión es posible saber las diferencias entre los niveles de energía es decir si son iguales a la energía emitida o se absorben como fotones cuando un electrón transita de un nivel de energía más alto a un nivel de energía de cuántica inferior.



BIBLIOGRAFÍA:

 Ecuación de Rydberg - Química cuántica - Estructura electrónica - Química - beUnicoos. (2020). Retrieved 10 February 2020, from

https://www.beunicoos.com/quimica/estructura-atomica/quimica-cuantica/ecuacionde-rydberg  www.matematicasfisicaquimica.com - Ecuación de Rydberg. (2020). Retrieved 10 February 2020, from https://www.matematicasfisicaquimica.com/conceptos-defisica-y-quimica/412-ecuacion-de-rydberg.html  Anon (2020). Retrieved 10 February 2020, from https://www.uv.es/~borrasj/EQEM_web_pa...