Modelo Atómico de Erwin Schrödinger

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El físico E. Schrödinger estableció el modelo mecano-cuántico del átomo, ya que el modelo de Böhr suponía que los electrones se encontraban en órbitas concretas a distancias definidas del núcleo; mientras que, el nuevo modelo establece que los electrones se encuentran alrededor del núcleo ocupando posiciones más o menos probables, pero su posición no se puede predecir con exactitud.

Con estas dos partículas, se intentó construir todos los átomos conocidos, pero no pudo ser así porque faltaban unas de las partículas elementales del núcleo que fue descubierto por J. Chadwick en 1932 y que se llamó neutrón. Esta partícula era de carga nula y su masa es ligerísimamente superior a la del protón (1,6748210-27kg.). Sin negar el considerable avance que supuso la teoría atómica de Bohr, ésta solo podía aplicarse a átomos muy sencillos, y aunque dedujo el valor de algunas constantes, que prácticamente coincidían con los valores experimentales sencillos, el modelo no fue capaz de explicar los numerosos saltos electrónicos, responsables de las líneas que aparecen en los espectros de los átomos que poseen más de un electrón. Al modelo de Bohr se le fueron introduciendo mejoras, pero la idea de un átomo compuesto por orbitas alrededor de un núcleo central puede considerarse demasiado sencilla, no fue posible interpretar satisfactoriamente el espectro de otros átomos con más de un electrón (átomos polielectrónicos) ni mucho menos la capacidad de los átomos para formar enlaces químicos.

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  • Basándose en la hipótesis de L. De Broglie y considerando que el movimiento del electrón es análogo a un sistema de ondas estacionarias, el físico austriaco Erwin Schrödinger propuso una ecuación de onda aplicable al átomo de hidrógeno, sus resultados se dan en términos de la probabilidad de encontrar un electrón en vez de localizarlo fijamente en una órbita como hizo Bohr. Este predijo órbitas planetarias, pero Schrödinger predice regiones en las cuales la probabilidad de encontrar un electrón es mayor.

Simulador de onda de De Broglie

  • Planck  establece que la energía que emite o absorbe un átomo está formada por pequeños paquetes o cuantos de energía. La energía de cada uno de los cuantos que emite o absorbe el átomo viene dada por la expresión

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La mecánica cuántica se basa en la teoría de Planck, y tomó como punto de partida la dualidad onda-corpúsculo de Louis De Broglie y el principio de incertidumbre de Heisenberg.

  • En 1924 Louis De Broglie extendió el carácter dual de la luz a los electrones, protones, neutrones, átomos y moléculas, y en general a todas las partículas materiales. Basándose en consideraciones relativistas y en la teoría cuántica pensó que si la luz se comportaba como onda y como partícula la materia debería poseer este carácter dual.

El modelo atómico actual fue desarrollado durante la década de 1920, sobre todo por Schrödinger y Heisenberg. Es un modelo de gran complejidad matemática.

De cualquier modo, el modelo atómico mecano-cuántico encaja muy bien con las observaciones experimentales.

En este modelo:

  • No se habla de órbitas, sino de orbitales.
  • Los orbitales atómicos tienen distintas formas geométricas.

El átomo está constituido por un núcleo central con casi toda la masa del átomo, que contiene partículas con carga positiva llamadas protones.

En la corteza están los electrones, con una masa despreciable frente a la del núcleo. Giran en órbitas circulares concéntricas en torno al núcleo y su carga negativa equilibra a la positiva.

El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el tamaño de todo el átomo, y entre el núcleo y la corteza hay un espacio vacío.

La mayoría de los núcleos había otras partículas, sin carga eléctrica denominados neutrones.

  • Número atómico: representa el número de protones que hay en el núcleo. Se representa con la letra Z.
  • Número másico: es la suma del número de protones y de neutrones del núcleo. Se representa con la letra A.

Un elemento puede tener diversos isótopos, es decir, átomos con el mismo número de protones y distintos de neutrones, su masa atómica es la medida ponderada de todos los isótopos, la cual depende de la abundancia relativa de cada uno de ellos.

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Principio de incertidumbre de Heisenberg

Publicada en el 1927. Uno de los aspectos más importantes de la mecánica cuántica es que no es posible determinar simultáneamente, de un modo preciso, la posición y la cantidad de movimiento de una partícula. Esta limitación se conoce con el nombre de principio de incertidumbre o de indeterminación de Heisenberg.

El principio de incertidumbre es una consecuencia de la dualidad onda partícula de la radiación y de la materia. Todos los objetos, independientemente de su tamaño, están regidos por el principio de incertidumbre, lo que significa que su posición y movimiento se pueden expresar solamente como probabilidades.

Principio de exclusión de Pauli: No es posible encontrar dos electrones de un mismo átomo que tengan los cuatro números cuánticos iguales.

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El principio de Aufbau: en el proceso de construir la estructura electrónica de cualquier átomo supone que los electrones llenan primero los sub-niveles de menor energía.

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La regla de Hund: establece que los electrones ocuparán el mayor número de orbitales disponibles en un sub-nivel.

                                                                           Hund

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