MODELO ATÓMICO ACTUAL O MODELO MECANO CUÁNTICO

El modelo atómico actual fue desarrollado durante la década de 1920, por Schrödinger, Heisenberg, entre otros investigadores.

Es un modelo de gran complejidad matemática. El modelo atómico actual llamado “modelo orbital”

o “cuántico-ondulatorio” se basa en:

La dualidad onda-corpúsculo. Luis de Broglie (1924) postula que el electrón se comporta y como partícula o corpúsculo.

El principio de incertidumbre de Heisenberg (1927). Establece que “Es imposible determinar simultáneamente y con exactitud, la posición y velocidad del electrón”.

La naturaleza ondulatoria del electrón permite que este sea descrito por una ecuación de ondas. Schrödinger (1926) formuló una ecuación (ecuación de ondas de Schrödinger) que describe el comportamiento y la energía de las partículas subatómicas.

Aunque con la mecánica cuántica queda claro que no se puede saber dónde se encuentra un electrón en un átomo; sí define la región en la que puede encontrarse en un momento dado.

Las regiones de alta densidad electrónica representan la mayor probabilidad de localizar un electrón, mientras que lo contrario se aplica a regiones de baja densidad electrónica

. La solución matemática de la ecuación de Schrödinger precisa de CUATRO NÚMEROS CUÁNTICOS. Cada cuarteto de estos valores describe un orbital y la posición de alta probabilidad del electrón.

LA TEORÍA DE SCHRÖDINGER

El trabajo de Broglie llamo la atención de Einstein, quien lo considero muy importante y lo difundió entre los físicos. Inspirado en las ideas allí expuestas, Erwin Schrödinger desarrolló entre 1925 y 1926 su teoría de la mecánica ondulatoria, que es una de las maneras en que se presenta la Mecánica Cuántica.

Corresponde mencionar que casi simultáneamente, Werner Heisenberg desarrolló un enfoque alternativo: la mecánica matricial.

En la teoría de Heisenberg no se consideran ondas piloto; en su lugar se manejan las variables dinámicas como x, px , etc., que se re presentan mediante matrices.

Los aspectos cuánticos se introducen en dicha teoría por medio del principio de incerteza, que se expresa por medio de las propiedades de conmutación de las matrices.

El principio de incerteza es en realidad equivalente al postulado de Broglie, y las teorías de Heisenberg y de Schrödinger son idénticas en contenido aunque de forma aparentemente muy distinta.

Pero esto no fue comprendido en seguida, y en un primer momento hubo ácidas polémicas entre los sostenedores de una y otra, hasta que Schrödinger en 1928 demostró la equivalencia de ambas.

Debido a que la teoría de Schrödinger se presta mejor para un tratamiento introductorio o no entraremos en los detalles de la teoría de Heisenberg.

TEORÍA DE NIELS BOHR

En 1913, Niels Bohr ideo un modelo atómico que explica perfectamente los espectros determinados experimentalmente para átomos hidrogenoides. Estos son sistemas formados solamente por dos cargas, una positiva y una negativa, y ejemplos de ellos son el átomo de hidrogeno, H, los iones He+, Li+2, Be+3,…

EN RESUMIDAS CUENTAS BOHR DECÍA:

a) El modelo planetario del átomo es válido

b) Pueden asignarse modelos de un electrón, dos electrones, a los distintos elementos

c) Los fenómenos atómicos son una cosa y los nucleares otra

d) El recurso a la constante de Planck a la Sommerfeld

e) Puede dar estabilidad al sistema

f) No merece la pena para sea pensar demasiado porqué la constante de Planck “funciona”.

Los cálculos basados en los postulados de Bohr daban excelentes resultados a la hora de interpretar el espectro del átomo de hidrogeno, pero hay que tener en cuenta que contradecían algunas de las leyes más asentadas de la Física:

El modelo de Bohr se puede describir por medio de tres postulados:

POSTULADO I

Iba en contra de la teoría electromagnética de Maxwell, ya que según esta teoría cualquier carga eléctrica acelerada debería de emitir energía en forma de radiación electromagnética.

POSTULADO II

•Existe para el átomo, un conjunto discreto de estados energéticos, estados estacionarios, en los cuales el electrón puede moverse sin emitir radiación electromagnética. En ellos la energía es constante.

POSTULADO III• Los electrones pueden

saltar de un nivel electrónico a otro sin pasar por estados intermedios. Lo que implica la emisión o absorción de un único cuanto de luz (fotón) cuya energía corresponde a la diferencia de energía entre ambas órbitas.

• si se absorbe la energía suficiente el electrón se libera.

POSTULADO IV• Cuando un electrón

realiza una transición de un estado estacionario de energía Ei a Ef emite (o absorbe) radiación electromagnética.

FALLOS DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR

EL MODELO DE BOHR CONSTITUYÓ UNA ETAPA PRINCIPAL HACIA EL DESARROLLO DE LA TEORÍA CUÁNTICA MODERNA DEL ÁTOMO, CON UNA CORRECTA DESCRIPCIÓN DE LA NATURALEZA DE LAS ÓRBITAS DEL ELECTRÓN.

EL PRIMERO DE LOS PROBLEMAS ES QUE ESTA TEORÍA SOLO PUEDE APLICARSE A ÁTOMOS HIDROGENOIDES, ES DECIR QUE SOLAMENTE TENGAN UN ELECTRÓN EN SU CORTEZA.

Por otra parte en el modelo atómico de Bohr se encuentran conviviendo de forma un tanto artificial la Mecánica Clásica y la Mecánica Cuántica. esto hace que los nuevos números cuánticos que van apareciendo lo hacen un poco forzados por los resultados experimentales.