Como calcular los electrones?
La cantidad de protones, neutrones y electrones en un átomo se puede determinar a partir de un conjunto de reglas simples.
La cantidad de protones en el núcleo del átomo es igual al número atómico (Z).
La cantidad de electrones en un átomo neutro es igual a la cantidad de protones.
El número de masa del átomo (M) es igual a la suma de la cantidad de protones y neutrones en el núcleo.
La cantidad de neutrones es igual a la diferencia entre el número de masa del átomo (M) y el número atómico (Z).
Ejemplos: determinemos la cantidad de protones, neutrones y electrones en los siguientes isótopos.
12C 13C 14C 14N
Los diferentes isótopos de un elemento se identifican escribiendo el número de masa del átomo en la esquina superior izquierda del símbolo del elemento. 12C, 13C y 14C son isótopos de carbono (Z = 6) y, por lo tanto, contienen seis protones. Si los átomos son neutros, también deben contener seis electrones. La única diferencia entre estos isótopos es la cantidad de neutrones en el núcleo.
12C: 6 electrones, 6 protones y 6 neutrones
13C: 6 electrones, 6 protones y 7 neutrones
14C: 6 electrones, 6 protones y 8 neutrones
Problema de práctica 1:
Calcule la cantidad de electrones en los iones Cl- y Fe3 +.
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Radiación electromagnética
Gran parte de lo que se sabe sobre la estructura de los electrones en un átomo se ha obtenido estudiando la interacción entre la materia y las diferentes formas de radiación electromagnética. La radiación electromagnética tiene algunas de las propiedades de una partícula y una onda.
Las partículas tienen una masa definida y ocupan espacio. Las olas no tienen masa y, sin embargo, llevan energía a medida que viajan por el espacio. Además de su capacidad para transportar energía, las ondas tienen otras cuatro propiedades características: velocidad, frecuencia, longitud de onda y amplitud. La frecuencia (v) es el número de ondas (o ciclos) por unidad de tiempo. La frecuencia de una onda se informa en unidades de ciclos por segundo (s-1) o hercios (Hz).
El dibujo idealizado de una onda en la siguiente figura ilustra las definiciones de amplitud y longitud de onda. La longitud de onda (l) es la distancia más pequeña entre los puntos de repetición en la onda. La amplitud de la onda es la distancia entre el punto más alto (o más bajo) de la onda y el centro de gravedad de la onda.
Diagrama
Si medimos la frecuencia (v) de una onda en ciclos por segundo y la longitud de onda (l) en metros, el producto de estos dos números tiene las unidades de metros por segundo. El producto de la frecuencia (v) multiplicado por la longitud de onda (l) de una onda es, por lo tanto, la (s) velocidad (es) a la cual la onda viaja a través del espacio.
vl = s
Problema de práctica 2:
¿Cuál es la velocidad de una onda que tiene una longitud de onda de 1 metro y una frecuencia de 60 ciclos por segundo?
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Problema de práctica 3:
Las orquestas en los Estados Unidos sintonizan sus instrumentos en una “A” que tiene una frecuencia de 440 ciclos por segundo, o 440 Hz. Si la velocidad del sonido es de 1116 pies por segundo, ¿cuál es la longitud de onda de esta nota?
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Luz y otras formas de radiación electromagnética
La luz es una ola con componentes eléctricos y magnéticos. Por lo tanto, es una forma de radiación electromagnética.
La luz visible contiene la banda estrecha de frecuencias y longitudes de onda en la porción del espectro electromagnético que nuestros ojos pueden detectar. Incluye radiación con longitudes de onda entre aproximadamente 400 nm (violeta) y 700 nm (rojo). Como es una onda, la luz se dobla cuando entra en un prisma de vidrio. Cuando la luz blanca se enfoca en un prisma, los rayos de luz de diferentes longitudes de onda se doblan en diferentes cantidades y la luz se transforma en un espectro de colores. Comenzando desde el lado del espectro donde la luz se curva en el ángulo más pequeño, los colores son rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta.
Como podemos ver en el siguiente diagrama, la energía transportada por la luz aumenta a medida que avanzamos de rojo a azul a través del espectro visible.
Diagrama
Debido a que la longitud de onda de la radiación electromagnética puede ser tan larga como 40 m o tan corta como 10-5 nm, el espectro visible es solo una pequeña porción del rango total de radiación electromagnética.