Esta hoja didáctica cubre temas seleccionados de HL para el curso cuya primera evaluación fue en 2025; no constituye todo el programa.
Requisitos previos: leer las cantidades y unidades indicadas, y aplicar aritmética y las condiciones del modelo siguientes.
Los ejemplos son originales y ficticios: no son mediciones reales ni investigaciones estudiantiles reales.
20.2
Modelos atómicos y espectros de líneas
¿Qué explicaría esta observación?
Un gas excitado produce líneas de colores separadas en lugar de todas las longitudes de onda. El patrón es evidencia de diferencias de energía atómica discretas.
Construya el modelo
Los átomos tienen un núcleo pequeño positivo y electrones.
Los espectros de emisión y absorción surgen de transiciones entre niveles de energía discretos.
La energía de un fotón es igual a la diferencia de niveles y obedece E = hf.
espectro de emisión: Patrón de longitudes de onda de radiación emitida por una fuente.
nivel de energía: Un estado energético permitido en un modelo.
Una transición descendente emite un fotón cuya energía es igual a la diferencia entre niveles: hf = E₂ − E₁
Elija evidencias que puedan probarlo
Un fotón emitido corresponde a una transición a un nivel de energía inferior.
La absorción requiere una diferencia de energía compatible.
La dispersión de Rutherford apoyó la existencia de un núcleo pequeño y denso, pero dicho experimento por sí solo no estableció el modelo cuántico completo.
En el laboratorio: Lea un diagrama de niveles de energía etiquetado antes de calcular. Mantenga separados los joules y los electronvoltios, y utilice las constantes proporcionadas. Compare espectros atribuidos en una escala de longitud de onda común y evite observar fuentes de luz inseguras.
Trabaje desde cantidades conocidas
Conocido: los niveles de energía son −6.0 y −2.0 eV.
Una transición descendente libera 4.0 eV = 6.4×10⁻¹⁹ J usando 1 eV = 1.6×10⁻¹⁹ J.
Con h = 6.4×10⁻³⁴ J s para este ejercicio redondeado, la frecuencia es 1.0×10¹⁵ Hz.
Tu turno: Los niveles son −7.0 y −2.0 eV. Encuentre la energía emitida en la transición descendente.
Verifique la conclusión y sus límites
Las energías negativas de estados ligados son relativas a un cero elegido; no significan que se emita una energía fotónica negativa.
Una mayor diferencia de energía descendente produce una frecuencia más alta.
No es cierto: Una energía de estado ligado negativa significa que un fotón emitido tiene energía negativa. Las energías de nivel se miden respecto a un cero elegido (un electrón libre en reposo), por lo que los estados ligados son negativos. La energía del fotón es la diferencia POSITIVA entre niveles: las diferencias de números negativos son positivas.
Clave:
Los átomos tienen un núcleo pequeño positivo y electrones.
Un fotón emitido corresponde a una transición a un nivel de energía inferior.
Preste atención a: las energías negativas de estados ligados son relativas a un cero elegido; no significan que se emita una energía fotónica negativa.
Escribir desde una energía fotónica de 8 electronvoltios
Levels are minus 12.0 and minus 4.0 electronvolts.
Encuentre la energía fotónica de la transición descendente. Un nivel negativo no hace que la energía fotónica sea negativa.
Escribir desde una energía de ionización leída
Un nivel de energía se sitúa en −5.0 eV.
La ionización requiere +5.0 eV = 8.0 × 10⁻¹⁹ J — la energía de enlace del estado fundamental leída inversamente.
Escribir desde un conteo de tres niveles
Niveles en −5, −3 y −1 eV.
Transiciones de 2, 4 y 2 eV: tres transiciones pero solo DOS energías fotónicas distintas: cuente las transiciones, luego cuente las líneas distintas.
Explorar
A photon carries the energy gap
Negative bound levels give positive photon energies; equal gaps share a spectral line.
