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• Alan Ferraro

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PARTE 1: Uso del espectroscopio Marco teórico: Previamente a realizar la experiencia se estudiaron los temas sobre: Espectroscopia Uso de Espectroscopio Espectros Cuando un haz de luz formado por ondas de diversas longitudes de onda (por ejemplo, luz blanca) atraviesa un prisma de cuarzo, las diferentes ondas se desvían en distintos ángulos. Cada una de las longitudes de onda de la luz blanca produce en el ojo humano una sensación diferente o color. La luz emerge del prisma en forma de una banda continua de colores, llamada espectro, que va desde el rojo hasta el violeta, pasando por varios colores intermedios. Las radiaciones de menor λ (longitud de onda) son las que más se desvían (color violeta), y las de mayor λ son las que menos se desvían (color rojo). El ojo humano solo percibe la luz cuyas longitudes de onda están comprendidas entre 400nm y 700nm. La radiación correspondiente al violeta tiene λ de aproximadamente 400mn. Las radiaciones de λ menores de 400mn, invisibles al ojo humano, corresponden a la zona llamada ultravioleta. La radiación correspondiente al rojo tiene λ de aproximadamente 700nm, invisibles al ojo humano, correspondientes a la zona llamada infrarroja. El espectro visible es solo una parte del espectro de ondas luminosas. El espectro completo de las ondas electromagnéticas abarca desde longitudes de onda muy cortas, que corresponden a radiaciones muy enérgicas como la de los rayos γ o la de rayos cósmicos, hasta radiaciones con longitudes de onda del orden de 100 mm o más (ondas largas hertzianas, como las de radio, televisión, radar).

Si en lugar de luz blanca se utiliza como fuente de luz un tubo de descarga conteniendo gas (por ejemplo hidrogeno, neón, mercurio), al cual se le suministra energía mediante calor o descarga eléctrica, se ven a la salida del prisma, sobre la pantalla líneas aisladas de color. Esto es lo que se llama "espectro de emisión atómico".

Max Planck presento hacia 1900 una teoría en la que formula que un cuerpo no emite ni absorbe energía en forma continua, sino que lo hace en forma de "cuantos" de energía luminosa, estando caracterizado cada "cuanto" por una determinada frecuencia. La radiación entre energía y frecuencia viene dada por la ecuación de Planck:

E=h .

c J 6.63 ×10−34 Donde h, es la constante de Planck, que es igual a λ S

c

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era la velocidad de la luz y λ la longitud de onda. E es la diferencia de energía. Puede expresarse en joules (j) o en electronvoltio (eV). El electronvoltio es una unidad de energía que representa la energía cinética que adquiere un electrón cuando es acelerado por una diferencia de potencial de 1 voltio. Equivale a 1,602176462 × 10-19 J, obteniéndose este valor de multiplicar la carga del electrón (1,602176462 × 10-19 C) por la unidad de potencial eléctrico (V) Materiales Utilizados: Los materiales utilizados para realizar la experiencia fueron: Lámpara de Sodio Lámpara de Tungsteno Lámpara de Mercurio Lámpara de Neón Espectrómetro.

Desarrollo experimental: Se observó a través del espectroscopio, la longitud de onda para una lámpara, de sodio Na, la misma estaba aislada, y solo dejaba escapar luz por un orificio, en el cual se acercó el espectroscopio y se ajustó hasta poder realizar una buena medición. Se pudieron observar diversos espectros de luz, donde el amarillo era el más nítido y predominante. Lámpara de sodio: Celeste (tenue) 5000x10-10m Verde (tenue) 5800x10-10m Amarillo (nítida) 6000x10-10m Rojo (tenue) 6200x10-10m Una vez tomadas las mediciones para la lámpara de sodio se procedió a realizar las mediciones en una lámpara de tungsteno (Wolframio) aislada en un recinto similar al de la lámpara de sodio, a la cual se calibro el espectroscopio hasta conseguir una medición de calidad. Lámpara de Tungsteno (Wolframio): En esta se obtuvo toda la gama de colores. Azul 4500x10-10m a 5000x10-10m Verde 5000x10-10m a 6000x10-10m Amarillo 6000x10-10m a 6200x10-10m 2

Rojo Más de 6200x10-10m Luego se procedió a tomar las mediciones en una lámpara con filamento de tungsteno y recinto de mercurio Hg, donde el filamento de tungsteno vaporiza el mercurio, produciendo una luz mucho más tenue. Esta lámpara estaba aislada por una pantalla, tipo velador, la cual tenía un orificio por el cual introducir el espectroscopio, en la misma se notaron, no solo todo el espectro luminoso por parte del filamento de tungsteno, sino también una réplica tenue superpuesta producida por el mercurio. Lámpara de mercurio: (Espectro discontinuo) Azul 4300X10-10m a 5400X10-10m Verde 5000X10-10m a 5600X10-10m Amarillo 5600X10-10m a 6000X10-10m Rojo Más de 6000X10-10m Por último se puso bajo estudio una lámpara de neón Ne, en esta última para observar, la longitud de onda producida por este gas, era difícil de apreciar por su poca intensidad. Lámpara de neón: Rojo 6300x10-10m TABLA DE COMPARACION Tipo de λ (longitud de V (frecuencia) Energía Electronvoltio lámpara onda) Sodio 500.000 MHz 2,07eV 6000x10-10m 3,31x10-19J -10 -19 Neon 476.190 MHz 1,96eV 6300x10 m 3,15x10 J Mercurio * * * * Tungsteno * * * * *En estas lámparas podía apreciarse todo el espectro de luz el mismo varia su longitud y por ende su frecuencia entre: 4×1014 Hz es la luz roja, 8×1014 Hz es la luz violeta, y entre estos (de 4-8×1014 Hz) están todos los otros colores del arco iris. Conclusión: Al finalizar el trabajo, viendo todos los datos obtenidos, y comparando las diferentes longitudes de onda, se verificó que mediante el espectroscopio y utilizando correctamente la constante de Planck, se pueden establecer relaciones energéticas entre las diferentes lámparas. Se logró aplicar el uso correcto del espectroscopio, y se comprobó que al usar diferentes componentes para generar energía, se obtienen no solo diferentes resultados, sino que con algunos elementos hasta se pierden algunos rangos de los espectros, como en el caso del neón, por su configuración electrónica.

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PARTE 2: Tubos de rayos catódicos o Tubos de descarga Marco Teórico Joseph John Thomson trabajó con tubos de rayos catódicos (tubos de descarga). Los tubos de descarga son unos tubos de vacío, pero con sedimentos de gases, y con dos electrodos (uno a cada lado): un ánodo (electrodo positivo) y un cátodo (electrodo negativo). Al calentar el cátodo, se emite una radiación que se dirige al ánodo. Si las paredes del tubo están cubiertas de material fosforescente, brillan intensamente y su color varía dependiendo del tipo de gas que queda en el tubo. En condiciones normales, los gases son muy malos conductores de la corriente; solo con un alto voltaje se puede lograr que una corriente eléctrica atraviese el gas. No obstante, a bajas presiones el flujo de la carga ocurre más fácilmente. Cuando el 1858, las técnicas de evacuación permitieron alcanzar presiones menores que 1mHg se construyeron los primeros tubos de descarga. En estos el polo negativo que se conecta a la corriente recibió el nombre de cátodo y el positivo de ánodo, el espacio entre ambos era ocupado por los gases a muy baja presión. Dentro de un tubo de descarga se emite desde el cátodo (electrodo negativo) una corriente de rayos que se manifiesta por el resplandor (fluorescencia) que es producida sobre las paredes del tubo. Pronto se descubrió que los rayos catódicos estaban formados de partículas con masa que viajaban en línea recta. Hacia 1890 se supo, por la forma como interactuaban es decir eran afectados con campos eléctricos y magnéticos y que las partículas constituyentes de estos rayos llamados rayos catódicos tenían carga negativa. Materiales utilizados Tubo de descarga de Hidrogeno Tubo de descarga de Neón Transformador 2000V Desarrollo experimental Cuando conectamos un tubo de descarga con hidrogeno a un alto voltaje (en este caso 2000V) pudimos apreciar a simple viste una débil luz color magenta En un tubo de descarga que contiene un poco de neón, cuando se le da electricidad podemos apreciar un color naranja brillante En ambos cuando acercamos un imán son desviados por los campos magnéticos, lo que nos indica que tienen carga eléctrica. Esta carga es negativa porque viajan desde el cátodo hacia el ánodo Conclusion: Hemos comprobado efectivamente que a bajas presiones los gases conducen más fácilmente las corrientes eléctricas y viajan en línea recta.

BIBLIOGRAFIA QUIMICA – EXPERIMENTOS Y TEORIAS (O`CONNOR) 4

http://www.scribd.com/doc/13030134/Reporte-de-Thomson. http://personales.ya.com/casanchi/fis/espectros/espectros01.htm#2 Apuntes para la realización del trabajo.

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