El Átomo Mecano-Cuantico

Fundamentos Químicos de la Ingeniería

EL ÁTOMO MECANO-CUÁNTICO

I TRODUCCIÓN

La teoría establecida por Bohr en 1913 tiene una gran importancia histórica y supuso un avance considerable en la interpretación de los espectros atómicos. El modelo de Bohr predice correctamente el espectro del átomo de hidrógeno (un solo electrón) pero resulta insuficiente al no poder explicar los espectrosde átomos polielectrónicos porque aplicaba a partículas submicroscópicas (el átomo) las leyes de la mecánica clásica de Newton establecidas para un mundo macroscópico. La teoría de Bohr sirve únicamente para sistemas formados por un electrón (H, He+, Li2+). Postulados de Bohr (Teoría Atómica clásica) Bohr postuló que el electrón no podía girar a cualquier distancia del núcleo, sino en ciertasórbitas solamente. Para explicar las variaciones discontinuas de energía que puede experimentar el átomo, Bohr supuso que el electrón podría saltar de una a otra. - Mientras que un electrón se mueve en una órbita determinada ni absorbe ni emite energía. Lo que caracteriza a una órbita es el nivel energético que posee. - El electrón sólo puede girar en determinadas órbitas que son las que cumplen lacondición: “el producto de la cantidad de movimiento del electrón (masa . velocidad) por el espacio recorrido (2πr ) es igual a un múltiplo entero de la constante de Planck” : m . v . 2 . π . r = n .h m: masa; v: velocidad; r: radio; n: nº cuántico principal; h: cte.de Planck - La energía liberada al caer un electrón de un nivel energético superior (E2) a otro inferior (E1) se manifiesta en formade una radiación de frecuencia ( ): E2 – E1 = h . υ

ORÍGENES DE LA TEORÍA CUÁNTICA

Los principios de la mecánica cuántica están fundamentados en la hipótesis de De Broglie en el Principio de Incertidumbre de Heisenberg. - “Teoría de los quanta” de Max Planck: cada uno de los electrones puede absorber o emitir energía sólo en pequeñas cantidades siempre múltiplos enteros de una cantidadmínima posible de energía que es el quanto de energía. Ecuación del quanto de energía: E = h . υ siendo E: energía; h: constante de Planck, es la cantidad mínima de energía; υ: frecuencia de onda. - Einstein concretó después la discontinuidad de la energía diciendo que la luz está formada por pequeños fragmentos o paquetes de energía de valor h.υ , a los que primero llamó “cuantos de luz” y despuésfotones. Teoría de De Broglie: Propuso en 1924 la naturaleza dual del electrón (dualidad onda-partícula) como onda (según Planck) y como partícula (con una masa y carga determinada, según Einstein). El electrón se muestra unas veces como corpúsculo y otras como onda, pero nunca se manifiesta a la vez como onda y como corpúsculo. Principio de Incertidumbre de Heisenberg: Establece que es imposibleconocer simultáneamente la posición exacta del electrón y su momento (velocidad); cuanto más preciso es el conocimiento de la posición menos lo es de la velocidad y viceversa. “El producto del error que se produce al determinar el momento por el error que se produce al determinar la posición es siempre mayor o igual a la constante de Planck dividida por 4π” . ≥ : error que se produce aldeterminar el momento; : error que se produce al determinar la posición error que se produce al determinar la posición; ℎ: constante de Planck.


ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER

Schrödinger desarrolla el modelo mecano-cuántico del átomo que propone una ecuación para describir el comportamiento de los electrones. La ecuación de Schrödinger o ecuación de onda es una expresión matemática que relaciona laspropiedades ondulatorias del electrón con su contenido energético y nos permite obtener la probabilidad de encontrar el electrón en una región del espacio llamada orbital. La resolución exacta de esta ecuación sólo es posible en el caso del átomo de hidrógeno y las funciones que la satisfacen sólo existen para determinados valores de energía y contienen un conjunto de números denominados números...