niveles energeticos anatomicos

Niveles Energéticos Atómicos

En química y teoría atómica se parte del hecho de que los electrones que forman parte del átomo están distribuidos en "capas" o niveles energéticos. En función de la capa que ocupe un electrón tiene una u otra energía de ahí que se diga que ocupa una capa de cierto nivel energético. La existencia de capas se debe a dos hechos: el principio de exclusión de Pauli que limita el número de electrones por capa, y el hecho de que sólo ciertos valores de la energía están permitidos (técnicamente estos valores coinciden con los auto valores del operador ha miltoniano cuántico que describe la dinámica de los electrones que interaccionan electromagnéticamente con el núcleo atómico).

Si bien un electrón no puede adoptar cualquier tipo de energía sino sólo unas determinadas asociadas a los niveles energéticos de cada átomo, sí es posible, si se aporta energía a los electrones, que estos "salten" a otros niveles de energía superiores, pasando el átomo a estar en un estado excitado. La electrodinámica cuántica implica que estos estados excitados del átomo, donde un electrón ocupa un nivel energético alto existiendo huecos en los niveles inferiores son inestables, por lo que al cabo de unos instantes el electrón "decae" a niveles más bajos y emite la energía sobrante en forma de fotones. Cuando un electrón pasa de un nivel energético de con energía E₁ a uno con energía menor E₂ la frecuencia del fotón emitido viene dada por:

${\displaystyle \nu ={\frac {E_{1}-E_{2}}{h}}}$

donde h es la llamada constante de Planck.

Más técnicamente en mecánica cuántica las capas se novelizan como orbitales atómicos que son distribuciones de carga eléctrica en el espacio, cuya forma exacta depende de los detalles del modelo atómico de Schrödinger  que está formado por soluciones exactas de la llamada ecuación de Schrödinger. En el modelo de Schrödinger y otros anteriores la estructura de capas electrónicas u orbitales es lo que explica la reactividad del átomo y los tipos de combinaciones (compuestos) que éste átomo puede formar. En ciertas situaciones físicas el modelo atómico de Schrödinger es inexacto, por ejemplo no puede explicar la estructura final del espectro, en esos casos frecuentemente se requiere la consideración del espín  electrónico y el uso de la ecuación relativista de Dirac, aunque la mayor parte de las aplicaciones a la química pueden ser descritas mediante el modelo de Schrödinger, que es algo más simple.

Un orbital atómico viene representado por una función matemática que describe la distribución de probabilidad de uno o dos electrones en un átomo, dicha función es una función propia del ha miltoniano del átomo hidrogenoide. Un orbital molecular es análogo, pero para moléculas.

ISOTOPO

Se denomina isótopos a los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en número másico.
La palabra isótopo (del griego: ἴσος isos 'igual, mismo'; τόπος tópos 'lugar', "en mismo sitio") se usa para indicar que todos los tipos de átomos de un mismo elemento químico (isótopos) se encuentran en el mismo sitio de la tabla periódica. Los átomos que son isótopos entre sí son los que tienen igual número atómico (número de protones en el núcleo), pero diferente número másico (suma del número de neutrones y el de protones en el núcleo). Los distintos isótopos de un elemento difieren, pues, en el número de neutrones.
La mayoría de los elementos químicos tienen más de un isótopo. Solamente 21 elementos (por ejemplo berilio o sodio) poseen un solo isótopo natural. En contraste, el estaño es el elemento con más isótopos estables, 10.
Otros elementos tienen isótopos naturales, pero inestables, como el uranio, cuyos isótopos pueden transformarse o decaer en otros isótopos más estables, emitiendo en el proceso radiación, por lo que decimos que son radiactivos.
Los isótopos inestables son útiles para estimar la edad de variedad de muestras naturales, como rocas y materia orgánica. Esto es posible, siempre y cuando, se conozca el ritmo promedio de desintegración de determinado isótopo, en relación a los que ya han decaído. Gracias a este método de datación, se puede estimar la edad de la Tierra

       REGLA DE BALMER

El físico Niels Bohr nació el mismo año en el que el matemático y maestro Johann Jakob Balmer publicó una fórmula que asombró a la comunidad científica, y que el propio Bohr consiguió esclarecer veintiocho años más tarde.
En 1882, una vieja iglesia en Basilea (Suiza) –cerca de la casa de Balmer– comenzaba sus reformas. El maestro, prácticamente jubilado, se entretenía midiendo las proporciones del edificio. La razón de anchura entre altura, anchura entre longitud, y longitud del coro entre longitud de la nave eran, respectivamente, 2/7, 3/7 y 5/9.
Balmer estaba dando vueltas a un pequeño enigma que le acababa de proponer su amigo, el físico Eduard Hagenbach-Bischof: el espectro visible del hidrógeno está formado por cuatro líneas luminosas –llamadas hoy en día series de Balmer– cuyo orden obedece una regla.

Los números 6562, 4860, 4340 y 4101 representan, en ångström, las longitudes de onda de la luz visible emitida por el hidrógeno.
Si se aplica la razón 5/9 –la razón más grande obtenida en la iglesia– a la mayor de las longitudes de onda, se obtiene el número 3645, a partir del cual pueden obtenerse las otras tres longitudes al multiplicar por 16/12, 25/21 y 36/32:

1. 3645 x 9/5 = 6562,
2. 3645 x 16/12 = 4860,
3. 3645 x 25/21 = 4340, y
4. 3645 x 36/32 = 4101.

Pero aún hay más: 9/5 = 9/(9-4), y si se escribe en términos de cuadrados, se obtiene:

1. 9/5 = 3²/(3²-2²)
2. 16/12 = 4²/(4²-2²)
3. 25/21 = 5²/(5²-2²)
4. 36/32 = 6²/(6²-2²)

La fórmula de Balmer –obtenida por el maestro de manera empírica– para la longitud de onda λ de las líneas espectrales visibles del átomo de hidrógeno es:

donde n = 2, h = 3645 ångström, y m es un entero mayor o igual a 3.
En su artículo [1], Balmer denomina h –llamada hoy en día la constante de Balmer– ‘número fundamental del hidrógeno’.

 VELOCIDAD D ELA LUZ

La velocidad de la luz en el vacío es por definición una constante universal de valor 299 792 458 m/s (aproximadamente 186 282,397 millas/s)​(suele aproximarse a 3·10⁸ m/s), o lo que es lo mismo 9,46·10¹⁵ m/año; la segunda cifra es la usada para definir la unidad de longitud llamada año luz.

Se simboliza con la letra c, proveniente del latín celéritās (en español celeridad o rapidez).

El valor de la velocidad de la luz en el vacío fue incluido oficialmente en el Sistema Internacional de Unidades como constante el 21 de octubre de 1983, pasando así el metro a ser una unidad derivada de esta constante.

La rapidez a través de un medio que no sea el "vacío" depende de su permisividad eléctrica, de su permeabilidad magnética, y otras características electromagnéticas. En medios materiales, esta velocidad es inferior a "c" y queda codificada en el índice de refracción. En modificaciones del vacío más sutiles, como espacios curvos, efecto Casimir, poblaciones térmicas o presencia de campos externos, la velocidad de la luz depende de la densidad de energía de ese vacío.

COMO SE DEFINE KILO

En el griego es donde podemos encontrar el origen etimológico de la palabra que ahora vamos a analizar, kilogramo. En concreto, partiendo de dicha premisa, se puede establecer que este término está conformado por dos partes claramente diferenciadas que dan lugar a su significado. Así, se compone de kil que equivale a “mil” y de gramma que se puede traducir como “piedra para pesar”.

SISTEMAS DE REFERENCIA PARA MEDIR

Se conoce como sistema de referencia al grupo de convenciones que un observador emplea para la medición de las magnitudes físicas de un sistema determinado. Esto quiere decir que los valores de dichas magnitudes están vinculadas al sistema de referencia en cuestión.
Los sistemas de referencias suelen ser conjuntos de coordenadas. De esta manera es posible situar distintos puntos en el espacio físico y ubicar sucesos en un orden cronológico.

Tipos de sistema de referencia

Como dijimos, un sistema de referencia es el sistema de coordenadas espaciales elegido por un observador para describir un movimiento, al igual que el observador, el sistema de referencia puede estar en reposo o en movimiento con velocidad constante o acelerado, de acuerdo a ello se dividirán en:

Sistema de referencia inercial

Diremos que un sistema de referencia es inercial si se cumplen las leyes de movimiento establecidas por Newton, esto quiere decir que la variación del momento lineal del objeto o sistema es igual a la sumatoria de las fuerzas aplicadas sobre él.
Dado un sistema de referencia inercial, cualquier otro sistema de referencia que esté a) desplazado una distancia fija respecto del primero, b) con los ejes de coordenadas girados o c) que se desplace con velocidad constante respecto del primero será también inercial.
Un ejemplo de este tipo de sistema de referencia es un tren en movimiento rectilíneo con velocidad constante.

Sistema de referencia no inercial

Diremos que un sistema de referencia es no inercial si las leyes de movimiento establecidas por Newton no se cumplen, esto quiere decir que la variación del momento lineal del objeto o sistema no es igual a la sumatoria de las fuerzas aplicadas sobre él.
Dado un sistema de referencia inercial, cualquier otro sistema de referencia que describa un movimiento acelerado respecto al primero será considerado no inercial.
La aceleración del sistema tiene varias causas, entre ellas están: a) cambio en el módulo de la velocidad, b) cambio en el sentido o dirección de la velocidad, c) un movimiento sobre sí mismo, d) una combinación de cualquiera de los anteriores.
Un ejemplo de este tipo de sistema de referencia es un ascensor en movimiento.

CAMBIA EL PESO DEPENDIENDO LA ALTITUD

Habitualmente tendemos a confundir magnitudes físicas, en este caso, la Masa y el Peso. La primera es la cantidad de materia que contiene un cuerpo y siempre es la misma, no varía. Mientras que, según la RAE, el Peso es:

Fuerza de gravitación universal que ejerce un cuerpo (celeste) sobre una masa

Por lo que el peso es igual a la masa (m) por la aceleración gravitacional (g) y varía según varíe la g.

A medida que nos desplazamos fuera de la superficie terrestre, nuestra masa sigue siendo la misma, pero nuestro peso se va reduciendo conforme lo hace la fuerza gravitatoria (atracción) de la Tierra.

DIFERENCIA ENTRE MASA Y PESO

Masa

La masa es la cantidad de materia que posee un objeto. Se divide en dos tipos: masa inercial y masa gravitacional. El tipo más común usado en la Física es la masa inercial, que es una medida cuantitativa de la resistencia de un objeto a la aceleración. Por otra parte, la masa gravitacional es una medida de la magnitud de la fuerza de atracción que se ejerce sobre objeto determinado.

En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad que se utiliza para medir la masa es el kilogramo (kg), mientras que en otros sistemas también se utilizan las libras (lb) y los gramos (g) para referirse a la masa.

Peso

El peso se refiere a la medida de la fuerza de gravedad sobre un objeto. Éste difiere constantemente, ya que la fuerza de gravedad no es igual en todos lados (el peso de una persona no es igual en la Tierra y en la Luna. Ejemplo: una persona con una masa de 50 kg  y un peso de 491 newton en la Tierra; en la Luna tendrá la misma masa, pero sólo pesará 81,5 newton).

Generalmente, el peso se mide en newton (N), no en (kg). En pocas palabras, el peso es la fuerza gravitatoria que actúa sobre un cuerpo, mientras que la masa es la propiedad intrínseca que no cambia.

La fórmula para calcular el peso de una sustancia es P= M*G: Peso es igual a masa por gravedad.

CUANTOS CENTIMETROS CUBICOS HAY EN UN METRO CUBICO

El metro cúbico es una unidad de volumen. Se corresponde con el volumen de un cubo de un metro de arista. Es la unidad básica de los volúmenes del Sistema Internacional de Unidades. Equivale a un kilolitro (1000 litros).

Su símbolo es m³.

Equivalencias

• 1 000 000 000 mm³
• 1 000 000 cm³
• 1000 dm³
• 0,001 dam³
• 0,000 001 hm³
• 0,000 000 001 km³

ANOTACION CIENTIFICA

La notación científica (o notación índice estándar) es una manera rápida de representar un número utilizando potencias de base diez. Esta notación se utiliza para poder expresar muy fácilmente números muy grandes o muy pequeños.

Los números se escriben como un producto:     

siendo:

a = un número real mayor o igual que 1 y menor que 10, que recibe el nombre de coeficiente.

n =  un número entero, que recibe el nombre de exponente u orden de magnitud.

Escritura

• 10⁰ = 1
• 10¹ = 10
• 10² = 100
• 10³ = 1 000
• 10⁴ = 10 000
• 10⁵ = 100 000
• 10⁶ = 1 000 000
• 10⁷ = 10 000 000
• 10⁸ = 100 000 000
• 10⁹ = 1 000 000 000
• 10¹⁰ = 10 000 000 000
• 10²⁰ = 100 000 000 000 000 000 000
• 10³⁰ = 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

10 elevado a una potencia entera negativa –n es igual a 1/10ⁿ o, equivalentemente 0, (n–1 ceros) 1:

• 10^–1 = 1/10 = 0,1
• 10^–2 = 1/100 = 0,01
• 10^–3 = 1/1 000 = 0,001
• 10^–9 = 1/1 000 000 000 = 0,000 000 001

Por tanto, un número como: 156 234 000 000 000 000 000 000 000 000 puede ser escrito como 1,56234×10²⁹,
y un número pequeño como 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 910 939 kg (masa de un electrón) puede ser escrito como 9,10939×10^–31kg.

LEYES DE NEWTON

Primera Ley o Ley de Inercia	Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él.
Segunda ley o Principio Fundamental de la Dinámica	La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración.
Tercera ley o Principio de acción-reacción	Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto.

EL RADIO DE LA TIERRA

Eratóstenes nació en Cirene en el año 276 a. C y se cree que era de origen caldeo. Fue matemático, astrónomo y geógrafo. Alrededor del año 255 a. C fue nombrado director de la Biblioteca de Alejandría por el rey Ptolomeo Evegetes. Trabajó con problemas de matemáticas, como la duplicación del cubo y los números primos. Hemos podido conocer algo de sus trabajos, merced a comentarios y citas de otros autores.

        Una de sus principales contribuciones a la ciencia y a la astronomía fue su trabajo sobre la medición de la Tierra. Estando en la Biblioteca de Alejandría, encontró un informe de observaciones sobre Siena, ciudad situada a unos 800 Km. al sur de Alejandría, en el que se decía que el día del solsticio de verano (21 de junio) a mediodía, los objetos (como por ejemplo, los obeliscos) no producían sombra y en el fondo de los pozos podía verse la luz del sol. Esto se debe a que está ciudad está sobre la línea del trópico (en realidad, 33' al norte del Trópico de Cáncer)

  Eratóstenes realizó observó que, en Alejandría, el mismo día y a la misma hora no se producía este mismo hecho. Asumió de manera correcta que el Sol se encontraba a gran distancia y que sus rayos, al alcanzar la tierra, lo hacían en forma (prácticamente) paralela. Esto ratificaba su idea de que la superficie de la Tierra era curva pues, de haber sido plana, no se hubiese producido esta diferencia entre las dos ciudades. El siguiente paso fue medir en Alejandría el ángulo que formaban los rayos del sol con la vertical que por construcción es igual al ángulo cuyo vértice está en el centro de la Tierra (ver gráfico superior). Este ángulo resulto ser de 7º 12' ( = 7'2º) que unido al hecho conocido de que la distancia entre las dos ciudades era de 5.000 estadios, dieron como conclusión que la circunferencia de la Tierra medía 360·5000/7'2; es decir, 250.000 estadios. Aunque no se tienen datos exactos, se sabe que el estadio equivale a unos 160m (actualmente se suele tomar 158m). Por tanto, 250.000 estadios son aproximadamente 250.000*160/1000 = 40.000 Km. Esto equivale a un radio de 6.366 Km. o 6.286 si tomamos los 158m, contra los 6.371 Km. que son los admitidos hoy en día.

        Las únicas herramientas de Eratóstenes fueron palos, ojos, pies y cerebro, y además el gusto por la experimentación. Con estos elementos dedujo la circunferencia de la Tierra con un error bastante pequeño, lo que constituye un logro notable para el año en que tuvo lugar.

EL GATO DE SCHRODINGER

El experimento del gato de Schrödinger o paradoja de Schrödinger es un experimento imaginario concebido en 1935 por el físico austríaco Erwin Schrödinger para exponer una de las interpretaciones más contra intuitivas de la mecánica cuántica.

Erwin Schrödinger plantea un sistema que se encuentra formado por una caja cerrada y opaca que contiene un gato en su interior, una botella de gas venenoso y un dispositivo, el cual contiene una sola partícula radiactiva con una probabilidad del 50% de desintegrarse en un tiempo dado, de manera que si la partícula se desintegra, el veneno se libera y el gato muere.
Al terminar el tiempo establecido, la probabilidad de que el dispositivo se haya activado y el gato esté muerto es del 50%, y la probabilidad de que el dispositivo no se haya activado y el gato esté vivo tiene el mismo valor. Según los principios de la mecánica cuántica, la descripción correcta del sistema en ese momento (su función de onda) será el resultado de la superposición de los estados «vivo» y «muerto» (a su vez descritos por su función de onda). Sin embargo, una vez que se abra la caja para comprobar el estado del gato, este estará vivo o muerto.
Sucede que hay una propiedad que poseen los electrones, de poder estar en dos lugares distintos al mismo tiempo, pudiendo ser detectados por los dos receptores y dándonos a sospechar que el gato está vivo y muerto a la vez, lo que se llama superposición. Pero cuando abramos la caja y queramos comprobar si el gato sigue vivo o no, perturbaremos este estado y veremos si el gato está vivo o muerto.
Ahí radica la paradoja. Mientras que en la descripción clásica del sistema el gato estará vivo o muerto antes de que abramos la caja y comprobemos su estado, en la mecánica cuántica el sistema se encuentra en una superposición de los estados posibles hasta que interviene el observador, lo que no puede ser posible por el simple uso de la lógica. El paso de una superposición de estados a un estado definido se produce como consecuencia del proceso de medida, y no puede predecirse el estado final del sistema: solo la probabilidad de obtener cada resultado. La naturaleza del proceso sigue siendo una incógnita, que ha dado lugar a distintas interpretaciones de carácter especulativo.

QUIENES CONTRIBUTERON EL LA TEORIA ATOMICA

CAIDA DE CUERPOS CON DIFERENTE MASA

todos los cuerpos caen con la misma aceleración, independientemente de su peso. Esto es debido a que la fuerza de la gravedad es directamente proporcional a la masa del obeto. Un cuerpo con el doble de masa que otro, será atraído con el doble de fuerza, pero como la aceleración producida es igual a la fuerza dividida entre la masa, nos quedaría que es la misma para todos los objetos. De hecho, en el colegio también nos enseñaron que esa aceleración, a nivel del mar es de 9.8 m/s2 y se conoce normalmente como g.

Eso es totalmente cierto. Es pura física. Pero muchas veces, para dar más énfasis a este hecho, nos cuentan el experimento que realizó Galileo Galilei en la Torre Inclinada de Pisa. Dice la leyenda que Galileo subió a lo alto de la torre y dejó caer dos objetos, siendo uno más pesado que el otro. Y comprobó que ambos objetos cayeron al suelo al mismo tiempo. He dicho leyenda, y eso es porque dudo mucho que eso pudiera ocurrir así. ¿Y por qué? Bueno, obviando el hecho de que ninguna persona sensata se arriesgaría a abrirle la cabeza a un posible transeunte que paseara por allí, es muy improbable que los dos cuerpos cayeran al suelo al mismo tiempo. ¿Y por qué? Pues porque a pesar de que la gravedad imprime la misma aceleración a todos los cuerpos, éstos no caen a la misma velocidad. ¿Pero no es eso una contradicción? Pues no, porque la gravedad no es la única fuerza que actúa sobre un cuerpo en caída libre. Existe otra fuerza muy importante que se opone a la caída, y es el rozamiento del aire.