Hello dear hive community! 😉
¡Hola querida comunidad de hive! 😉
Yo creo que desde que se descubrió que la materia es lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio, y que a su vez esa materia está constituida por átomos todos nos hemos realizado la misma pregunta, ¿Cómo es el átomo? El día de hoy quisiera que pudiéramos llevarnos una pequeña idea de la estructura del átomo desde el punto de vista de la teoría ondulatoria, es por eso que hoy nos centraremos en el hidrógeno, el átomo más sencillo, el más abundante del Universo y el primer elemento de la tabla periódica.
I believe that ever since it was discovered that matter is what has mass and occupies space, and that matter is made up of atoms, we have all asked ourselves the same question: What is an atom like? Today, I would like us to get a small idea of the structure of the atom from the point of view of wave theory, which is why today we will focus on hydrogen, the simplest atom, the most abundant in the universe, and the first element in the periodic table.
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Lo que conocemos acerca de las moléculas, átomos y núcleos se origina en el estudio de la radiación emitida o absorbida por ellos. Esto también aplica para el hidrógeno atómico, para observar la región visible de él podemos visualizar la siguiente imagen.
What we know about molecules, atoms, and nuclei comes from studying the radiation they emit or absorb. This also applies to atomic hydrogen. To observe its visible region, we can look at the following image.
Fuente: Halliday, Resnick & Krane (1999)
El espectro mostrado, puede obtenerse con un prisma o una rejilla de difracción resulta ser algo llamado espectrógrafo, el cual fue medido con alta precisión para el siglo XIX. Su interpretación resultó ser algo confusa para la comunidad científica de ese momento, y es que su principio inicial al analizar ese espectro consistía en hallar o formular una ecuación empírica que fuera acorde con los datos, Pero se tuvo que esperar unos 30 años más para que se desarrollará una teoría que logrará explicar dicha fórmula.
Si analizamos un poco el espectro ya mencionado, podemos notar varias regularidades, como la separación de las líneas va disminuyendo conforme se mueve hacia longitudes de onda más cortas, mientras que las propias longitudes de onda tienden a un límite llamado “límite de la serie”. No obstante, para el año de 1885, un maestro de bachillerato llamado Johannes Balmer logró establecer una fórmula para las longitudes de onda de las líneas del hidrógeno atómico. Dicha fórmula de Balmer es manómetros:
The spectrum shown can be obtained with a prism or a diffraction grating, which is something called a spectrograph, which was measured with high precision for the 19th century. Its interpretation proved somewhat confusing for the scientific community at the time, as their initial approach to analyzing the spectrum consisted of finding or formulating an empirical equation that was consistent with the data. However, it took another 30 years for a theory to be developed that could explain this formula.
If we analyze the aforementioned spectrum a little, we can notice several regularities, such as the separation of the lines decreasing as it moves toward shorter wavelengths, while the wavelengths themselves tend toward a limit called the “series limit.” However, in 1885, a high school teacher named Johannes Balmer managed to establish a formula for the wavelengths of the lines of atomic hydrogen. Balmer's formula is as follows:
Y es la que se conoce como serie de Balmer, Pero resulta ser que para 1890 otro científico de nombre Rydberg modificó la fórmula de Balmer y la escribió de la siguiente manera:
This is known as the Balmer series. However, in 1890, another scientist named Rydberg modified Balmer's formula and wrote it as follows:
Allí, él establece que la R es la Constante de Rydberg y tiene un valor de 1.097 x 10 a la menos 7 metros a la menos 1.
Ahora bien, una pregunta muy acertada que surge de todo eso es, ¿Existen otras series de líneas que corresponden a otros valores fijos? Pues la verdad es que seguidamente aparecieron otros científicos que presentaron series diferentes para el infrarrojo y otra para la ultravioleta.
Pero la clave para poder comprender mejor esa fórmula la presentó Niels Bohr en 1913, inmediatamente se dio cuenta de la importancia del modelo atómico presentado por Rutherford para poder comprender esta estructura. Partiendo de allí, Bohr propuso un modelo en el que el electrón gira alrededor del núcleo, Pero también estableció que ese modelo violaría una de las predicciones de la física clásica, que dice que cuando un electrón es acelerado emitirá un espectro de radiación continuo al perder energía y dirigirse en espiral hacia el núcleo.
There, he establishes that R is the Rydberg constant and has a value of 1.097 x 10 to the minus 7 meters to the minus 1.
Now, a very pertinent question that arises from all this is, are there other series of lines that correspond to other fixed values? Well, the truth is that other scientists soon appeared who presented different series for infrared and another for ultraviolet.
But the key to better understanding this formula was presented by Niels Bohr in 1913, who immediately realized the importance of Rutherford's atomic model in understanding this structure. Starting from there, Bohr proposed a model in which the electron revolves around the nucleus. However, he also established that this model would violate one of the predictions of classical physics, which states that when an electron is accelerated, it will emit a continuous spectrum of radiation as it loses energy and spirals toward the nucleus.
Pero cuando Bohr se da cuenta que la física clásica ya no podía dar respuesta a esto, entonces surge un inconveniente con el átomo de hidrógeno. Es allí cuando Bohr presentó tres postulados y estos se convirtieron en las características básicas que condujeron a una teoría moderna. Cabe resaltar que estos postulados no solo se aplican para el átomo de hidrógeno sino a sistemas atómicos, moléculas y nucleares de todas las clases. Estos postulados son los siguientes:
1- Los estados estacionarios: El supuso que el átomo de hidrógeno puede estar presente durante mucho tiempo sin irradiar en ninguno de los estados estacionarios de energía.
2- La frecuencia: El átomo de hidrógeno puede emitir o absorber radiación solamente cuando el átomo cambia de un estado estacionario a otro. No obstante, la energía emitida por el fogón es igual a la diferencia de energía entre estos dos estados, así el átomo de cambia de un estado de energía inicial a uno final, y la energía del fotón está dada por la siguiente expresión:
But when Bohr realized that classical physics could no longer provide an answer to this, a problem arose with the hydrogen atom. It was then that Bohr presented three postulates, which became the basic characteristics that led to a modern theory. It should be noted that these postulates apply not only to the hydrogen atom but to atomic, molecular, and nuclear systems of all kinds. These postulates are as follows:
1- Stationary states: He assumed that the hydrogen atom can be present for a long time without radiating in any of the stationary energy states.
2- Frequency: The hydrogen atom can emit or absorb radiation only when the atom changes from one stationary state to another. However, the energy emitted by the burner is equal to the energy difference between these two states, so the atom changes from an initial energy state to a final one, and the energy of the photon is given by the following expression:
Y es dicho postulado el que enlaza dos grandes ideas, la primera de ellas es la hipótesis del fotón y la segunda es la cuantización de la energía, todo esto con otra vieja idea que es la conservación de la energía.
And it is this postulate that links two major ideas, the first being the photon hypothesis and the second being the quantization of energy, all of this with another old idea, which is the conservation of energy.
Ya para despedirme espero que el tema sea del agrado de los lectores y deseo ver en los comentarios sus opiniones y aportes significativos que ayuden a la ampliación del tema y que genere un debate crítico y enriquecedor para la satisfactoria divulgación del conocimiento científico
In closing, I hope that the topic is to the readers' liking and I hope to see in the comments your opinions and significant contributions that will help to broaden the topic and generate a critical and enriching debate for the satisfactory dissemination of scientific knowledge.
Referencias
Halliday, D; Resnick, R & Krane K. (1999). Física Volumen 2. Compañía Editorial Continental: México.
References
Halliday, D; Resnick, R & Krane K. (1999). Physics Volume 2. Continental Publishing Company: Mexico.
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