Contenidos de aprendizaje
Funciones
Descubra
Las colisiones entre átomos y electrones son procesos en los que los electrones pueden ionizar un átomo, eliminando electrones de su estructura, o excitar electrones, desplazándolos de un lugar a otro en las zonas en las que se encuentran dentro del átomo. El estado inicial de los electrones, si son estables, se denomina estado fundamental.
Millones de tarjetas didácticas para ayudarte a sobresalir en tus estudios.
Regístrate gratis
Achieve better grades quicker with Premium
Geld-zurück-Garantie, wenn du durch die Prüfung fällst
Did you know that StudySmarter supports you beyond learning?
Review generated flashcards
Comienza a aprender o crea tus propias tarjetas de aprendizaje con IA
Equipo de profesores de Colisiones de Electrones con Átomos
¡Gracias por tu interés en el aprendizaje por audio!
Esta función aún no está lista, pero nos encantaría saber por qué prefieres el aprendizaje por audio.
¿Por qué prefieres el aprendizaje por audio? (opcional)
Enviar comentariosLos electrones también pueden iniciar una desintegración beta para ionizar o excitar a los electrones, proceso que depende de:
El átomo puede liberar electrones cuando un fotón impacta contra él o cuando un isótopo inestable se rompe en pedazos. Los electrones que vuelan libres con energías cinéticas mayores pueden chocar con otro átomo, lo que da lugar a tres interacciones posibles tras este impacto:
El primer tipo de interacción entre un electrón que colisiona con un átomo es la excitación de otro electrón. Cuando el electrón que colisiona con el átomo cede su energía cinética a otro electrón que está orbitando dentro del átomo, puedes suponer que el electrón estaba en estado fundamental.
Como el electrón que vive en el átomo está ligado a su ubicación con cierta energía fija, el exceso de energía que le da el otro electrón le hace saltar a otro nivel de energía.
El electrón permanecerá en un estado excitado durante algún tiempo. Sin embargo, como el átomo intenta ser estable, el electrón acaba liberando su exceso de energía en forma de fotón. Tras liberar el exceso de energía, el electrón vuelve al estado básico y a su nivel de energía inicial.
Tienes que utilizar la ley de conservación de la energía para calcular la energía de un electrón que salta niveles energéticos dentro de un átomo tras una colisión con un electrón. El nuevo nivel de energía es igual al dado por el electrón entrante.
\E_a(electrón)_{cinética} = E_b(electrón)_{nivel} + E_{residual}].
Un electrón que vuela con una energía cinética de 10,2 electronvoltios colisiona con un átomo de hidrógeno. ¿Qué le ocurre al electrón del hidrógeno tras la colisión?
En primer lugar, debemos darnos cuenta de que el electrón que colisiona con el átomo inyectará cierta energía en el electrón del interior del átomo, haciéndole saltar a un nuevo nivel de energía. Su energía será igual a la aportada por el electrón que colisiona con el átomo.
\(E_a(electrón)_{cinética} = E_b(electrón)_{nivel} + E_{residual}\})
El nivel de energía se calcula como la diferencia entre los niveles de energía del átomo. Consulta la tabla siguiente para conocer los tres primeros niveles de energía del hidrógeno:
| Nivel de energía | Nombre | Nivel de energía "n | Energía |
| 1º | Estado básico | n = 1 | -13,6 [eV] |
| 2º | 1er estado excitado | n = 2 | -3,4 [eV] |
| 3er | 2º estado excitado | n = 3 | -1,5 [eV] |
La energía del electrón entrante se utiliza para mover el electrón hacia arriba. Su energía será igual a la diferencia entre los dos niveles.
\(E_b(electrón)_{nivel} = E_{nivel \espacio arriba} - E_{nivel \espacio abajo}\)
En este caso, restamos E2 de E1.
\(E_b(electrón)_{nivel} = E_{n=2} - E_{n=1} = 10,2 [eV]\})
El electrón del átomo pasará al nivel de energía n = 2, que es el primer estado excitado o el primer nivel de energía.
Pero, ¿y si quieres saber qué le ocurre al electrón después?
El primer estado excitado es inestable, ya que el átomo, buscando la estabilidad, liberará el exceso de energía en forma de fotón. La energía liberada del fotón será igual a la energía ganada por el electrón. Para calcularlo, tenemos que utilizar la ecuación de la energía del fotón como se indica a continuación.
\[Energía \espacial del fotón = h \cdot f\]
\(10,2[eV] = h \cdot f\)
Aquí, f es la frecuencia del fotón, mientras que h es la constante de Planck: h = 6,62 ⋅ 10-34 [j] por hercio. La frecuencia del fotón liberado después de que el electrón vuelva a su estado básico se calcula como sigue
\(f = \frac{10,2 [eV]}{6,62 \cdot 10^{-34}} [julios/segundo]\)
Como un electrón voltio equivale a 1,6 ⋅ 10-19 [j], 10,2 [eV] equivalen a \(1,63 \cdot 10^{-18}\) [j].
\(f = \frac{1,63 \cdot 10^{-18} [julios]}{6,62 \cdot 10^{-34}} [julios/segundo]. [julios/segundo])
\(f = 2,46 \cdot 10^{15} [1/s]\)
¿Y si quieres saber si el fotón liberado pertenece a la luz visible, al espectro de rayos X, a la luz ultravioleta, a las ondas de radio o a alguna otra forma de radiación?
Para averiguarlo tendrás que utilizar la relación fotón-longitud de onda-frecuencia. Esta relación relaciona la energía del fotón con su frecuencia y la constante de Planck.
\[E_{fotón} = h \cdot f\]
También sabemos que la energía de una onda es inversamente proporcional a su longitud de onda, y el fotón es un tipo de onda.
\[E_{fotón} = \frac{h \cdot c}{lambda}]
La energía del fotón es igual a la energía del electrón cuando éste salta de nuevo a n = 1. La energía para saltar hacia atrás también es igual a la energía utilizada para ascender 1,63 ⋅ 10-18 [j] o 10,2 [eV].
\(E_{fotón} = 1,63 \cdot 10^{-18}[j]\)
Esto es igual a la relación longitud de onda-energía.
\(\frac{h \cdot c}{lambda} = 1,63 \cdot 10^{-18}[j]\})
Como la velocidad de la luz (c) es 3 ⋅108 [m / s] y la constante de Plank es h = 6,62 ⋅ 10 -34 [julios / hercios], podemos calcular la longitud de onda λ de la siguiente forma
\(\lambda = \frac{(6,62 \cdot 10^{-34} [j/Hz]) \cdot (3 \cdot 10^8 [m/s])}{1,63 \cdot 10^{-18}[j]})
\(\lambda = 1,22 \cdot 10^{-7}[m]})
La longitud de esta longitud de onda es de unos 0,12 micrómetros. Si observas el espectro electromagnético, verás que el intervalo de la luz ultravioleta va de unos 0,01 [micrómetros] a 0,38 [micrómetros]. El fotón liberado se encuentra dentro de este intervalo, lo que nos indica que el fotón liberado después de que el electrón vuelva a su estado básico es luz ultravioleta.
¿Qué le ocurre al electrón que hizo saltar al otro electrón? El electrón que dio la energía acaba con una velocidad de 0.
Los fotones pueden clasificarse según su frecuencia "f" (energía) y su respectiva longitud de onda "λ". Consulta la tabla siguiente, que muestra los valores para una serie de fotones.
| Fotón | Longitud de onda (\(\lambda\)) | Frecuencia (hercios) |
| Rayos gamma | 0.001 | \(4,42 \cdot 10^{-30}\) |
| Rayos X | 1 | \(4,42 puntos 10^{-33}) |
| Luz ultravioleta | 100 | \(4,42 puntos 10^-35}) |
| Azul oscuro (visible) | 442-663 | \(1 punto 10^-35} - 6,98 punto 10^-36}) |
| Infrarrojo | 1000 | \(4,42 puntos 10^-36}) |
Una buena forma de convertir entre la frecuencia del fotón y la longitud de onda es la ecuación siguiente, donde c es la velocidad de la luz en el vacío.
\[f = \frac{c}{\lambda}\]
Regístrate gratis para acceder a todas nuestras tarjetas.
At StudySmarter, we have created a learning platform that serves millions of students. Meet the people who work hard to deliver fact based content as well as making sure it is verified.
Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
Get to know Lily
Gabriel Freitas is an AI Engineer with a solid experience in software development, machine learning algorithms, and generative AI, including large language models’ (LLMs) applications. Graduated in Electrical Engineering at the University of São Paulo, he is currently pursuing an MSc in Computer Engineering at the University of Campinas, specializing in machine learning topics. Gabriel has a strong background in software engineering and has worked on projects involving computer vision, embedded AI, and LLM applications.
Get to know Gabriel
StudySmarter es una compañía de tecnología educativa reconocida a nivel mundial, que ofrece una plataforma de aprendizaje integral diseñada para estudiantes de todas las edades y niveles educativos. Nuestra plataforma proporciona apoyo en el aprendizaje para una amplia gama de asignaturas, incluidas las STEM, Ciencias Sociales e Idiomas, y también ayuda a los estudiantes a dominar con éxito diversos exámenes y pruebas en todo el mundo, como GCSE, A Level, SAT, ACT, Abitur y más. Ofrecemos una extensa biblioteca de materiales de aprendizaje, incluidas tarjetas didácticas interactivas, soluciones completas de libros de texto y explicaciones detalladas. La tecnología avanzada y las herramientas que proporcionamos ayudan a los estudiantes a crear sus propios materiales de aprendizaje. El contenido de StudySmarter no solo es verificado por expertos, sino que también se actualiza regularmente para garantizar su precisión y relevancia.
Aprende másGuarda las explicaciones en tu espacio personalizado y accede a ellas en cualquier momento y lugar.
Regístrate con email Regístrate con AppleAl registrarte aceptas los Términos y condiciones y la Política de privacidad de StudySmarter.
¿Ya tienes una cuenta? Iniciar sesión
Regístrate para poder subrayar y tomar apuntes. Es 100% gratis.
La primera app de aprendizaje que realmente tiene todo lo que necesitas para superar tus exámenes en un solo lugar.
¿Ya tienes una cuenta? Iniciar sesión
La primera plataforma de aprendizaje con todas las herramientas y materiales de estudio que necesitas.
Resumenes 
Flashcards 
StudySmarter AI 
Apuntes 
Plan de estudios 
Sets de estudio 
Repeticion espaciada 
Exámenes 
Magazine 
Hacer carrera 
Formacion Profesional 
Mobile App 
