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TEMA 4. TEORÍA CUÁNTICA |
4.1 Principio de incertidumbre de HeisenbergLa teoría atómica cuántica fórmula que el electrón no es exactamente una partícula, sino que posee características similares a la onda.De Broglie (1892 – 1987) físico francés, creía que las órbitas de los electrones tenían características similares a las ondas, y el hecho de que la luz (considerada como onda) teniacaracterísticas de onda y de partícula. Con la ecuación que plantea predice que todas las partículas que están en movimiento, tienen características de onda.Heisenberg (1901–1976) físico alemán, concluyó que es imposible hacer una medición en un objeto sin afectarlo un poco. El acto de observar el electrón produce una incertidumbre significativa e inevitable en la posición y el movimiento del electrón.Elprincipio de incertidumbre de Heisenberg establece que no se puede conocer con precisión la velocidad y la posición de una partícula al mismo tiempo.Schrödinger (1887–1961) físico austriaco, avanzó en la teoría de onda–partícula deduciendo una ecuación que trataba con el electrón como onda. El modelo atómico que trata a los electrones como onda se denomina modelo mecánico cuántico del átomo. Unaregión tridimensional alrededor del núcleo llamada orbital atómico, describe la ubicación probable del electrón.4.2 Números cuánticos Número cuántico principal n . El número cuántico principal determina el tamaño de las órbitas, por tanto, la distancia al núcleo de un electrón vendrá determinada por este número cuántico. Todas las órbitas con el mismo número cuántico principal forman una capa. Su valorpuede ser cualquier número natural mayor que 0 (1, 2, 3...) y dependiendo de su valor, cada capa recibe como designación una letra. Si el número cuántico principal es 1, la capa se denomina K , si 2 L , si 3 M , si 4 N , si 5 P , etcétera. Número cuántico secundario l . El número cuántico azimutal determina el achatamiento de la órbita, cuanto mayor sea, más achatada será, es decir, más aplanadaserá la elipse que recorre el electrón. Su valor depende del número cuántico principal n , pudiendo variar desde 0 hasta una unidad menos que éste (desde 0 hasta n -1). Así, en la capa K , como n vale 1, l sólo puede tomar el valor 0, correspondiente a una órbita circular. En la capa M , en la que n toma el valor de 3, l tomará los valores de 0, 1 y 2, el primero correspondiente a una órbitacircular y los segundos a órbitas cada vez más excéntricas. Número cuántico magnético m . El número cuántico magnético determina la orientación espacial de las órbitas, de las elipses. Su valor dependerá del número de elipses existente y varía desde - l hasta l, pasando por el valor 0. Así, si el valor de l es 2, las órbitas podrán tener 5 orientaciones en el espacio, con los valores de m -2, -1, 0, 1y 2. Si el número cuántico azimutal es 1, existen tres orientaciones posible (-1, 0 y 1), mientras que si es 0, sólo hay una posible orientación espacial, correspondiente al valor de m = 0.El conjunto de estos tres números cuánticos determinan la forma y orientación de la órbita que describe el electrón y que se denomina orbital. Según el número cuántico azimutal ( l ), el orbital recibe un nombredistinto. Cuando l = 0, se llama orbital s; si vale 1, se denomina orbital p , cuando 2 d, si su valor es 3, se denomina orbital f , si 4 g , y así sucesivamente. Pero no todas las capa tienen el mismo número de orbitales, el número de orbitales depende de la capa y, por tanto, del número cuántico n . Así, en la capa K , como n = 1, l sólo puede tomar el valor 0 (desde 0 hasta n -1, que es 0) y mtambién valdrá 0 (su valor varía desde - l hasta l , que en este caso valen ambos 0), así que sólo hay un orbital s , de valores de números cuánticos (1,0,0). En la capa M , en la que n toma el valor 3. El valor de l puede ser 0, 1 y 2. En el primer caso (l = 0), m tomará el valor 0, habrá un orbital s; en el segundo caso ( l = 1), m podrá tomar los valores -1, 0 y 1 y existirán 3 orbitales...
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