2A. Experimento de Stern y Gerlach: descubrimiento del espín del electrón.
En 1922 en Francfort de Meno (Alemanía), Otto Stern
y Walther Gerlach realizaron un experimento que dio un gran paso al
entendimiento de una de las ramas de la ciencia más compleja: La mecánica
cuántica.
El experimento de Stern-Gerlach consistía en enviar
un haz de átomos de plata
a través de un campo magnético inhomogéneo. El campo magnético
crecía en intensidad en la dirección perpendicular a la que se envía el haz. El
espín
de los diferentes átomos fuerza a las partículas de espín positivo +1/2 a ser
desviadas hacia arriba y a las partículas de espín opuesto -1/2 a ser desviadas
en el sentido contrario siendo capaz por lo tanto de medir el momento magnético de las partículas.
En el caso clásico no cuántico una partícula
cualquiera con un momento magnético entrará en el campo magnético
con su momento magnético orientado al azar. El efecto del campo magnético sobre
tales partículas clásicas ocasionaría que fueran desviadas también en sentidos
opuestos pero dependiendo el grado de deflexión del ángulo inicial entre el
momento magnético y el campo magnético al que se somete el haz. Por lo tanto algunas
partículas serían desviadas fuertemente, otras de manera más débil y
progresivamente se irían encontrando partículas desviadas en ambas direcciones
cubriendo todo el espectro de intensidades posibles.
Sin embargo, el experimento de Stern-Gerlach pone de
manifiesto que esto no es así y se observa que todas las partículas son
desviadas o bien hacia arriba o bien abajo pero ambos grupos con la misma
intensidad.
El momento magnético m del átomo puede
medirse mediante esta experiencia y es igual en módulo al magnetón de Bohr mB.
B El Hidrógeno (H).
Primer elemento de la tabla periódica. En condiciones
normales es un gas incoloro, inodoro e insípido, compuesto de moléculas
diatómicas, H2. El átomo de hidrógeno, símbolo H, consta de un núcleo de unidad
de carga positiva y un solo electrón. Tiene número atómico 1 y peso atómico de
1.00797. Es uno de los constituyentes principales del agua y de toda la materia
orgánica, y está distribuido de manera amplia no sólo en la Tierra sino en todo
el universo. Existen 3 isótopos del hidrógeno: el protio, de masa 1, que se
encuentra en más del 99.98% del elemento natural; el deuterio, de masa 2, que
se encuentra en la naturaleza aproximadamente en un 0.02%, y el tritio, de masa
3, que aparece en pequeñas cantidades en la naturaleza, pero que puede
producirse artificialmente por medio de varias reacciones nucleares.Este tiene
dos isótopos naturales los cuales son el proteo y el deuterio, y uno
artificial llamado tritio.
El elemento más abundante en la corteza terrestre y
del universo. En condiciones de temperatura y presión normal, el hidrógeno se
encuentra como un gas diatómico (H2) incoloro, inodoro, insípido
y altamente flamable.
El hidrógeno es el elemento químico más ligero y
es también el elemento más abundante, constituyendo el 75% de la materia
visible del universo. A bajas temperaturas se pude comportar como un metal aun
siendo un gas.
¿Cuánta energía es necesaria para
separar el H2?
Orto-Hidrógeno y Para-Hidrógeno
Los spines que tiene el núcleo de los dos átomos que posee le H2, pueden tener forma paralela o pueden ser opuestos, teniendo un spin que tiene un valor de uno, u otro de valor cero. Por lo cual, se dice que hay dos isómeros del spin del hidrógeno molecular, conocidos como orto-hidrógeno (espines opuestos) y para- hidrógeno (espines paralelos).
El orto- y para- hidrógeno poseen propiedades químicas muy similares, pero algunas de sus propiedades físicas difieren un poco, por ejemplo, el vapor, la capacidad calorífica o la conductividad térmica, entre otras.
A temperatura ambiente, el 25% del hidrógeno diatómico está en forma para, y conforme se va aumentando la temperatura aumenta el porcentaje de este. La forma orto no puede prepararse pura, se necesitan distintos procesos. Puesto que las dos formas se diferencian energéticamente explica el porqué de sus distintas características físicas.
Conclusión: La clase trato de qué era el spin y
como se manifestaba, de acuerdo a lo investigado pude observar que cualquier
fenómeno magnético que ocurre sobre la materia está involucrado el spin.
En cuanto a
la molécula de Hidrogeno y su problemática hizo mucho más sencillo el concepto
del spin y su enorme influencia que tiene sobre los fenómenos relacionados con
el magnetismo.
Bibliografía:
es.wikipedia.org/wiki/Espín
http://quimica.laguia2000.com/compuestos-quimicos/orto-y-para-hidrogeno#ixzz2cuqvFFqw
es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_Stern_y_Gerlach
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