El modelo atómico de Schrödinger definió las regiones probables donde se pueden encontrar los electrones y los movimientos de las ondas estacionarias.
A lo largo de la historia se fueron creando varios modelos atómicos hasta llegar a la estructura que se conoce en la actualidad. Los primeros en demostrar algo relacionado con la teoría atómica fueron Demócrito y Leucipo, aún en el año 500 a. C. Sin embargo, en ese momento, la comunidad griega no aceptaba las conclusiones de los filósofos . Actualmente, el modelo atómico de Schrödinger es el modelo que define la estructura atómica.
En un principio, antes de llegar al modelo actual de cómo se compone el átomo , la trayectoria fue larga. El primero en presentar una idea estructural del átomo fue John Dalton . Luego otros científicos, como Thomson , Rutherford , Bohr , también contribuyeron a la ciencia con sus modelos atómicos.
En este sentido, la comprensión de lo que era el átomo y cuál era su formación evolucionó mucho desde Dalton hasta Schrödinger. Hoy se sabe que el átomo se divide en dos partes, el núcleo atómico y la electrosfera . En el núcleo se encuentran las partículas subatómicas , los protones y los neutrones . Ya en la electrosfera están los electrones .
modelo atómico de Schrödinger
Primero, antes de llegar al modelo atómico de Schrödinger, es necesario recordar lo que decía el modelo atómico de Bohr. Es decir, según Bohr, los electrones estarían presentes en la electrosfera, girando alrededor del núcleo en órbitas cuantizadas. Además, para el físico, los electrones estarían estacionarios en la electroesfera. Fue durante los estudios de Bohr que surgieron conceptos sobre la energía cuántica .
A partir de esto, físicos como Sommerfeld y Louis de Broglie propusieron, en 1916 y 1920, respectivamente, variables sobre la energía cuántica y sobre la dualidad del electrón. Es decir, el electrón asume la característica de ser una “ partícula – onda ”, donde tiene una trayectoria elíptica constante, como una partícula. Cuando se comporta como una onda, el átomo asume un movimiento ondulatorio .
Cuando Werner Heisenberg propuso el principio de incertidumbre, cambió todo lo que se sabía sobre los electrones y cómo estas partículas se encontraban alrededor del núcleo. Con eso, se determinó que era imposible saber la posición y velocidad de un electrón, exactamente, cuando estaban en la electrosfera. Pronto, Erwin Schrödinger propuso que sería posible describir las particularidades de los electrones por medio de la mecánica ondulatoria.
orbitales atómicos
Así, tras un largo periodo de estudio y cálculo, Erwin Schrödinger determinó en qué parte del espacio sería posible encontrar electrones. El uso del término “órbita” ya no era aplicable, ya que Heisenberg había definido que no era posible identificar con precisión la velocidad de los electrones. Así, Schrödinger llegó a la conclusión de que la electrosfera estaba formada por orbitales atómicos.
Schrödinger estableció que, para cada nivel de energía de la electroesfera, existía un orbital tridimensional. Además, el físico permitió comprender cómo ocurre el proceso de hibridación en los átomos de carbono. A partir de esto, fue posible definir la geometría molecular de varios elementos químicos . Es decir, con la geometría molecular fue posible definir las propiedades químicas y físicas de los compuestos químicos.
La ecuación de Schrödinger
En resumen, a partir de la comprensión de los orbitales atómicos, Schrödinger definió que, para cada nivel de energía de los electrones, existe una capa de valencia. A medida que la capa de valencia se aleja del núcleo atómico, mayor es la distancia a la que se encuentra el electrón del núcleo, según las capas.
Los números cuánticos, en este caso, representan subniveles de energía que se representan con letras. Los subniveles se pueden dividir en s,p,d y los números correspondientes aumentan según el orden alfabético de las letras. Vea:
Número cuántico (n) = 1, l = 0 → el subnivel s.
Número cuántico (n)= 2, l = 0, 1 → donde l = 1, el subnivel p.
Para n = 3, l = 0, 1, 2 → donde l = 2, el subnivel d.
Para n = 4, l = 0, 1, 2, 3 → donde l = 3, el subnivel f.
A partir de ello, se profundizaron los estudios sobre el modelo cuántico. En este sentido, Schrödinger pensaba que los electrones eran una cuestión de probabilidad. Junto a los estudios desarrollados por el físico, y para desarrollar los cálculos onda-partícula, se utilizaron la longitud de onda de de Broglie y el principio de incertidumbre de Heisenberg.
Así, para Schrödinger, las ondas caracterizan a los electrones en modo estacionario o en orbitales. En ambos casos, los electrones están dispuestos en diferentes niveles de energía. Así, para calcular las regiones probables donde se encuentran los electrones, Schrödinger estableció una fórmula independiente del tiempo:
H^ψ = Eψ
En que:
E : proporcionalidad constante.
Ψ : función de onda del sistema cuántico.
Η : operador hamiltoniano.
Características del modelo atómico de Schrödinger
Entre las principales características del modelo atómico actual podemos destacar:
- Schrödinger describió los electrones como partículas en movimiento de ondas estacionarias;
- Los electrones no tienen una posición o movimiento fijo, es decir, se mueven de manera constante;
- El modelo atómico de Schrödinger definió las regiones probables donde se pueden encontrar electrones;
- Finalmente, las regiones destacadas por Schrödinger se denominaron orbitales atómicos.
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