Estructura Atómica Y Teoría Cuántica

(
ESTRUCTURA ATÓMICA
Y
TEORÍA CUÁNTICA
José Alonso Calderón Tapia

° Departamento de Ing. En Sistemas Computacionales °
Instituto Tecnológico de Morelia


Resumen—Como uno de los pilares fundamentales de la física, la Teórica Cuántica nos da una aproximación al universo de lo probable, brindándonos ideas nuevas que ayudan a explicar conflictos en la física clásica; aunque su uso selimita casi en su totalidad a los niveles atómico, subatómico y nucleares, su rango de aplicaciones es considerablemente amplio, tal es la computación cuántica. Una de las peculiaridades que encontramos en esta teoría es que se basa enteramente en las probabilidades, esto debido al principio de incertidumbre formulado por el físico Werner Heisenberg. La teoría cuántica se creó a partir de las basesque sentó el físico Max Planck, y es gracias a esta que se puede explicar con eficiencia el mundo de las partículas subatómicas.

Palabras clave—Teoría Cuántica, Estructura Atómica, Radiación, Teoría de Planck, Efecto Fotoeléctrico, Espectros de Emisión, Series Espectrales.


INTRODUCCIÓN


l
a presente investigación fue realizada como parte de la evaluación de la asignatura deQuímica de la carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales del Instituto Tecnológico de Morelia; muestra una síntesis sobre la estructura atómica y la teoría cuántica, asi como algunas características de los átomos y su comportamiento ante emisiones de energía.


ESTRUCTURA DEL ÁTOMO


En el átomo podemos distinguir dos partes: el núcleo y la corteza. El núcleo es la partecentral del átomo y contiene partículas cuya carga es positiva y neutra, estos son los protones y neutrones respectivamente, la masa de estos es aproximadamente la misma. En la corteza exterior del átomo se encuentran los electrones, cuya carga es negativa, estos giran alrededor del núcleo en orbitas de distintos niveles.
La carga nuclear de un átomo se determina por su número atómico el cual serepresenta por el número de protones que se encuentra en su núcleo.
El número de masa de un átomo corresponde a la suma de protones y neutrones de su núcleo. En el caso en el que un átomo del mismo elemento tiene una cantidad igual de protones pero diferente de neutrones se denomina como isotopo.


Fig. 1. Estructura atómica del carbono.





BASE EXPERIMENTAL DE LA TEORÍACUÁNTICA


La teoría cuántica describe el comportamiento de las partículas subatómicas y su dinámica. Las bases de esta teoría surgen gracias al trabajo del físico alemán Max Planck quien postulo en 1990 que la materia solo puede absorber o emitir pequeñas unidades discretas de energía llamados cuantos.
Ante esta idea los físicos se preguntaron cómo podrían encontrarse los electrones en un átomode forma que pudieran absorber y emitir energía, para resolver esta pregunta Bohr sugirió que los electrones debían hallarse en orbitas de cierto tamaño, moviéndose a cierta velocidad, además de que debían tener cierta cantidad de energía, de modo que al absorber energía, el electrón se movería en un orbital de mayor energía y más alejada del núcleo, en cambio si perdía energía, el electrón semovería en una órbita más cercana al núcleo.
Fig. 2. Niveles orbitales.


Bohr aplico estas ideas al átomo de hidrógeno y calculo matemáticamente cual sería la frecuencia de la radiación emitida por el hidrógeno, desafortunadamente, esa teoría no funciono tan bien con elementos cuyos átomos son más complejos que los del hidrógeno. Como resultado de este trabajo se desarrolló unarepresentación de la estructura atómica que explica en forma satisfactoria los fenómenos químicos.
Más que describir al electrón como si se encontrase en un orbital perfectamente definido, la nueva teoría cuántica sugiere que existen en regiones que se conocen como capas. Cada capa tiene la capacidad para contener a más de un electrón, aun cuando existe un límite superior, dependiendo de la capa que sé...