Rafael Orozco

MODELO ATÓMICO DE LA MECÁNICA CUÁNTICA

Hemos estudiado que Bohr proponía un modelo en el cual:
❖ Había un núcleo central donde se localiza la carga positiva y casi toda la masa, y el electrón que describe órbitas circulares alrededor del núcleo
❖ El electrón gira alrededor del núcleo siguiendo órbitas cuyo radio determina la energía del electrón en esa órbita. En órbitas más cercanasal núcleo el electrón tendrá menos energía que en otras más alejadas.
❖ Cuando el electrón gira en una órbita definida no gana ni pierde energía, se dice que está en una órbita fundamental. Cuando el electrón es excitado y pasa de una órbita permitida a otra, se produce la emisión o absorción de energía en forma de luz o calor. En cualquier caso la cantidad de energía absorbida o emitidadebe ser múltiplo de un fotón.

Este modelo resultó adecuado para explicar el espectro del Hidrógeno, pero no explica los espectros de átomos más pesados. Estos presentan un conjunto de líneas que a su vez están formadas por líneas más finas, fenómeno que se conoce con el nombre de efecto Zeeman.
El problema del modelo de Bohr era por qué los electrones deben seguir determinadosrecorridos a distancias establecidas del núcleo.
En 1923 Louis de Broglie elaboró una hipótesis que planteaba que los electrones, igual que la luz, podían tener una naturaleza dual: para explicar ciertos efectos se los podía considerar como partículas y para otros como ondas. Este supuesto fue comprobado estudiando la difracción de una haz de electrones (la difracción es un efecto ondulatorio)A esta hipótesis se sumó el planteo de Werner Heisenberg, enunciado en 1926, llamado principio de incertidumbre, que plantea que es imposible conocer tanto la posición exacta como la velocidad de una partícula tan pequeña como el electrón. Nos podemos imaginar tratando de lograr determinar la posición exacta y la velocidad de una pequeña mosquita. Sabemos que apenas la vemos en un lugar ya estávolando hacia otro.
En 1926 Erwin Schrödinger desarrolló una ecuación donde se considera al electrón como una onda estacionaria.
Cuando se combinaron los aportes de los tres físicos nombrados, resultó la teoría de la mecánica ondulatoria del átomo, que usualmente se expresa a través de la ecuación de onda de Schrödinger.
Algunas conclusiones de la mecánica cuántica son:
❖ En un mundo depequeñísimas dimensiones la energía aumenta de a “saltos” -como si fueran escalones de una escalera- , llamados cuantos de energía. Solo se puede pasar de un estado E1 de energía a otro E2, si al sistema se le ha entregado E2 – E1 de energía.
❖ Permite construir una estructura para los átomos. O sea ubicar en qué zonas es más probable encontrar el electrón. Para conocer la esructura de undeterminado átomo debemos conocer los números cuánticos del electrón n,l,m,s. El principio de exclusión de Pauli determina que dos electrones de un mismo átomo no pueden tener sus cuatro números cuánticos iguales.
Las soluciones de esta ecuación son números enteros, llamados números cuánticos, La ecuación de Schrödinger indica las formas y orientaciones de las probables distribuciones de loselectrones en el espacio.

NÚMEROS CUÁNTICOS
En base a los números cuánticos se puede establecer la configuración electrónica del átomo.
❖ Número cuántico principal n: describe el nivel de energía en el que probablemente se encuentra un electrón y correspondería a cada una de las órbitas propuestas por Bohr. Se puede calcular el número máximo de electrones haciendo 2 . n2.
❖ Númerocuántico azimutal l : indica la forma del subnivel orbital o región del espacio donde es posible encontrar el electrón. Puede tomar valores entre 0 y n – 1. Frecuentemente se utilizan letras s, p d y f para nombrar los diferentes orbitales
• Cuando l = 0 el orbital se denomina s
• Cuando l = 1 el orbital se denomina p
• Cuando l = 2 el orbital se denomina d
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