Transiciones Electrónicas

El modelo de Bohr para el hidrógeno, de una transición electrónica entre niveles de energías cuantizados, con diferentes números cuánticos n, produce un fotón de emisión con energía cuántica:

Esto se expresa a menudo en términos del inverso de la longitud de onda o "numero de onda", como sigue:

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Niveles de Energía del Hidrógeno

La estructura de los niveles de energía básica del hidrógeno, está de acuerdo con el modelo de Bohr. La imagen común es la de una estructura de capas, con cada capa principal asociada a un valor del número cuántico principal n.

Esta imagen de las órbitas del modelo de Bohr, tiene cierta utilidad para la visualización, siempre y cuando se tenga en cuenta que las "órbitas" y el "radio de la órbita", sólo representan los valores más probables de una considerable gama de valores. Si se usan las probabilidades radiales de los estados, para asegurarse de que se comprende las distribuciones de probabilidades, entonces se puede superponer la imagen de Bohr sobre aquella como un tipo de esqueleto conceptual.

Gráfica de Nivel de Energía

Energías en eV

Espectro del Hidrógeno

Diagrama de Niveles de Energía Electrónica
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Gráfica de Niveles de Energías del Hidrógeno

La estructura básica de los niveles de energía del hidrógeno, puede ser calculada a partir de la ecuación de Schrodinger. Los niveles de energía de acuerdo con el anterior modelo de Bohr, y de acuerdo con la experiencia, difieren en una fracción pequeña de un electrón voltios.


Si se mira a los niveles de energía del hidrógeno con una resolución extremadamente alta, se encuentra evidencia de algunos otros efectos pequeños en la energía. El nivel 2p está dividido en un par de líneas por el efecto spin-órbita. Los estados 2s y 2p se encuentran que difieren en una pequeña cantidad, en lo que se llama el desplazamiento de Lamb. E incluso el estado fundamental 1s está dividido por la interacción del espín del electrón y el espín nuclear, en lo que se llama estructura hiperfina.

Calcular el Nivel del Electrón

Energías en eV

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Espectro del Hidrógeno


Este espectro fué producido por la excitación de gas hidrógeno en un tubo de vidrio, mediante un voltaje de 5000 voltios procedente de un transformador. Se vió a través de una rejilla de difracción con 600 líneas/mm. Los colores no tienen mucha precisión debido a diferencias en los dispositivos de pantalla.

Para un número atómico Z = ,

una transición desde n2 = a n1 =

tendrá una longitud de onda λ = nm

y energía cuántica hν = eV

A la izquierda, un tubo espectral de hidrógeno, excitado por un transformador de 5000 voltios. A la derecha de la imagen se muestran las tres líneas de hidrógeno prominentesvistas a través de una rejilla de difracción de 600 líneas/mm.

Clasificación aproximada de los colores espectrales:

  • Violeta (380-435nm)
  • Azul (435-500 nm)
  • Cianuro (500-520 nm)
  • Verde (520-565 nm)
  • Amarillo (565- 590 nm)
  • Naranja (590-625 nm)
  • Rojo (625-740 nm)

La radiación de todos los tipos en el espectro electromagnético pueden provenir de átomos de diferentes elementos. Una clasificación aproximada de algunos de los tipos de radiación por longitud de onda es:

  • Infrarrojo   > 750 nm
  • Visible   400 - 750 nm
  • Ultravioleta   10-400 nm
  • Rayos X   < 10 nm

Modelo de Bohr

Espectro de Hidrógeno Medido

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Espectro de Hidrógeno Medido

Las líneas medidas de las series de Balmer del hidrógeno, en la región visible nominal son:

Longitud de Onda (nm)
Intensidad relativa
Transición
Color
383,5384 5 9 -> 2 Violeta
388,9049 6 8 -> 2 Violeta
397,0072 8 7 -> 2 Violeta
410,174 15 6 -> 2 Violeta
434,047 30 5 -> 2 Violeta
486,133 80 4 -> 2 Azul-verde (cianuro)
656,272 120 3 -> 2 Rojo
656,2852 180 3 -> 2 Rojo
La línea roja del Deuterio es cuantificablemente diferente a 656,1065 (0,1787 nm difference).

Ilustración de Transiciones



Estructura Fina del Hidrógeno ( transición 3->2 )
Tabla mas Extensa de Líneas Espectrales
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