MODELO MECANOCUÁNTICO DE ÁTOMO (SCHRÖDINGER)

 
 

EN 1927 SE COMPLETÓ EL CÍRCULO ABIERTO EN 1913 CON BOHR. ERWIN SCHRÖDINGER PROPUSO UN MODELO DE ÁTOMO COMPLETAMENTE CUÁNTICO. EN ÉL NO QUEDABAN RASTROS DE LAS ÓRBITAS ELECTRÓNICAS. EL ÁTOMO NO SE PARECÍA A UN PEQUEÑO SISTEMA PLANETARIO EN MINIATURA. EN TODO CASO SE PARECÍA MÁS A UNA GUITARRA.

EN 1927 SCHRÖDINGER HABÍA PARTICIPADO EN EL CONGRESO SOLVAY DE BRUSELAS. EN LA FOTOGRAFÍA SE LE VE DETRÁS DE EINSTEIN, EN TERCERA FILA. JUNTO A ÉL ESTÁN HEISENBERG, PAULI, LOUIS DE BROGLIE Y BOHR, QUE ACABABAN DE HACER PÚBLICOS LOS PRINCIPIOS POR LOS QUE SE REGIRÍA LA FÍSICA CUÁNTICA HASTA HOY.

-Densidad

- Estados de agregación de la materia

-Clasificación de la materia

- Mezclas y sustancias puras

- Métodos de separación de mezclas

- ¿Qué es un elemento químico?

- Compuestos químicos

- Moléculas y redes cristalinas

 

 

FUNCIÓN DE ONDA Y ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER

Schrödinger es un revolucionario de la Física porque introduce una visión de las partículas subatómicas que supera todo lo conocido en su época, por ejemplo manda a la basura la DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA de Louis De Broglie. Este último utiliza conceptos clásicos (partícula y onda) para explicar lo que ocurre en el nivel atómico de la materia, y ese es su error. A nivel atómico no son aplicables los conceptos macroscópicos, eran necesarios nuevos conceptos y aquí es donde aparece el concepto de FUNCIÓN DE ONDA. La cosa es compleja, así que es mejor que la simplifiquemos.

PARA SCHRÖDINGER TODAS LAS PARTÍCULAS SUBATÓMICAS PUEDEN SER DESCRITAS POR UNA ENTIDAD MATEMÁTICA QUE DENOMINÓ FUNCIÓN DE ONDA. LA FUNCIÓN DE ONDA DE UNA PARTÍCULA SE PROPAGA POR EL ESPACIO COMO LO HARÍA UNA ONDA. ESA FUNCIÓN DE ONDA SE PUEDE CALCULAR MEDIANTE LA ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER Y SU VALOR ES UN NÚMERO COMPLEJO SIN SIGNIFICADO FÍSICO EVIDENTE.

LA FUNCIÓN DE ONDA DE UNA PARTÍCULA PUEDE INTERACCIONAR CON OTRAS FUNCIONES DE ONDA COMO LO HARÍA CUALQUIER ONDA, ES DECIR, INTERFIRIENDO. ESO DARÍA LUGAR A ZONAS DONDE AUMENTARA O DISMINUYERA LA FUNCIÓN DE ONDA

Pero ¿QUÉ ES LA FUNCIÓN DE ONDA DE UNA PARTÍCULA? ¿QUÉ SIGNIFICADO FÍSICO TIENE?

OJO: LA FUNCIÓN DE ONDA NO TIENE SIGNIFICADO FÍSICO ALGUNO, PERO, SEGÚN ALGUNAS INTERPRETACIONES, SÍ LO TIENE SU CUADRADO

DE ACUERDO CON BORN (1930) EL CUADRADO DE LA FUNCIÓN DE ONDA SE PUEDE ENTENDER COMO UNA MEDIDA DE LA PROBABILIDAD DE ENCONTRAR UNA PARTÍCULA EN UNA POSICIÓN DADA DEL ESPACIO.

ES MUY RECOMENDABLE QUE VEAS ESTOS TRES VÍDEOS DEL CANAL QUANTUMFRACTURE. EN ELLOS SE EXPONE EL EXPERIMENTO DE LA DOBLE RENDIJA Y SE EXPLICA CON LA FUNCIÓN DE ONDA.

EL EXPERIMENTO DE LA DOBLE RENDIJA

LA DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA ES UNA CACA

ENTENDIENDO EL EXPERIMENTO DE LA DOBLE RENDIJA

ORBITALES

¿QUÉ OCURRE CUANDO SE RESUELVE LA ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER PARA LOS ELECTRONES EN EL ÁTOMO?. LA SOLUCIÓN DE LA ECUACIÓN DE SCHRODINGER EN EL ÁTOMO INDICA QUE LA FUNCIÓN DE ONDA ES SIEMPRE CERO SALVO PARA CIERTOS CONJUNTOS DE TRES NÚMEROS CUÁNTICOS. EN EL ÁTOMO, LOS ELECTRONES SÓLO PUEDEN EXISTIR EN CIERTOS ESTADOS QUE CUMPLEN CIERTAS CONDICIONES QUE MÁS ADELANTE VEREMOS.

CUANDO SE CALCULA EL CUADRADO DE LOS VALORES PERMITIDOS DE LA FUNCIÓN DE ONDA, SE OBTIENE LA DISTRIBUCIÓN DE PROBABILIDAD DE ENCONTRAR LOS ELECTRONES EN EL ÁTOMO. PARA CADA VALOR PERMITIDO DE LA FUNCIÓN DE ONDA HAY UN VALOR PERMITIDO DE LA ENERGÍA DEL ÁTOMO Y DE LA DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES EN ÉL. ES LO QUE DENOMINAMOS ORBITALES. LOS ELECTRONES SE PODRÍAN CONSIDERAR ONDAS MATERIALES CONFINADAS EN EL ÁTOMO. DE MANERA SIMILAR A LAS ONDAS ESTACIONARIAS CONFINADAS EN LA CUERDA DE UNA GUITARRA.

ESTOS SON LOS DISTINTOS MODOS DE VIBRAR DE UNA CUERDA SUJETA POR SUS EXTREMOS

ESTOS SON LOS DISTINTOS MODOS DE "VIBRAR" EL ELECTRÓN EN EL ÁTOMO (ORBITALES)

EN LA SIGUIENTE SIMULACIÓN DE PHET PODRÁ VER COMO SE ACTIVAN DIFERENTES ORBITALES DEL ÁTOMO EN FUNCIÓN DE LA ENERGÍA DE LOS FOTONES INCIDENTES.

 

ORBITALES Y NÚMEROS CUÁNTICOS

Orbital es la región del espacio definida por una solución de la ecuación de Schrödinger. En el átomo, cada una de las soluciones no nulas de la ecuación de Schrödinger (orbitales) viene dada en función de tres números cuánticos (n, m, l). Por lo que puede afirmarse que un conjunto de valores de los tres números cuánticos define un orbital.

Los orbitales no representan la posición concreta de un electrón en el espacio, que no puede conocerse dada su naturaleza mecanocuántica, sino que representan una región del espacio en torno al núcleo atómico en la que la probabilidad de encontrar al electrón es elevada

http://www.falstad.com/qmatom/

ES CONVENIENTE DIFERENCIAR ENTRE PROBABILIDAD DE ENCONTRAR EL ELECTRÓN EN UN PUNTO DEL ESPACIO (CUADRADO DE LA FUNCIÓN DE ONDA) Y LA DENSIDAD DE PROBABILIDAD, QUE ES EL PRODUCTO DE ESA PROBABILIDAD POR EL VOLUMEN DE UNA DETERMINADA ZONA DEL ESPACIO. LA PROBABILIDAD DE ENCONTRAR EL ELECTRÓN ES MÁXIMA EN EL NÚCLEO, SIN EMBARGO, LA DENSIDAD DE PROBABILIDAD LO ES A UNA CIERTA DISTANCIA DE ÉL. EN EL CASO DEL ORBITAL 1s DEL HIDRÓGENO, LA DENSIDAD DE PROBABILIDAD ES MÁXIMA A 0,51 A, QUE ES LA DISTANCIA DE LA PIMERA ÓRBITA DE BOHR.

La densidad de probabilidad radial presenta máximos y mínimos (nodos). El orbital 2s presenta un nodo. El 3s dos. En esos puntos la probabilidad de encontrar el electrón es nula.

 

NIVELES, SUBNIVELES Y ORBITALES

DESDE EL PUNTO DE VISTA ENERGÉTICO ES INTERESANTE DIFERENCIAR ENTRE NIVELES Y SUBNIVELES DEL ÁTOMO.

UN NIVEL DEL ÁTOMO ESTÁ CARACTERIZADO POR UN DETERMINADO VALOR DEL NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL n. HABLAMOS DEL NIVEL 1 CUANDO EL NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL VALGA n =1.

UN SUBNIVEL DEL ÁTOMO ESTÁ CARACTERIZADO POR UN DETERMINADO VALOR DEL NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO l. HABLAMOS DE SUBNIVELES s, p, d, f CUANDO EL NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO SEA l = 0, 1, 2, 3 RESPECTIVAMENTE

PARA UN NIVEL Y SUBNIVEL DADOS HAY UN CIERTO NÚMERO DE ORBITALES. POR EJEMPLO, EN EL NIVEL 1 SÓLO HAY UN SUBNIVEL s. EN ESTE SUBNIVEL HAY UN SÓLO ORBITAL 1s CON LOS SIGUIENTES NÚMEROS CUÁNTICOS (1,0,0). EN EL NIVEL 2 HAY DOS SUBNIVELES (s, p). EN EL SUBNIVEL s DEL NIVEL 2 HAY UN ÚNICO ORBITAL 2s (2,0,0). EN EL SUBINEL p DEL NIVEL 2 HAY 3 ORBITALES 2px, 2py, 2pz CON LAS SIGUIENTES COMBINACIONES DE NÚMEROS CUÁNTICOS (2,1,1) (2,1,-1) (2,1,0).

 

 

 

Chemistry Libre Texts

Capítulo 1

Physical vs. Chemical Change

Classification of Matter

Mixtures and Compounds

Paper Chromatography of Ink

Phases of Water

Capítulo 2

Alpha, Beta, and Gamma Rays

Rutherford Experiment

Atomic Notation

Isotopes

Mass Spectrometer

Trabajando con CURSO DE INTRODUCCION EN QUIMICA GENERAL (Universidad Valladolid)

Nomenclatura

Estructura atómica

Propiedades periódicas

Estequiometría

Test

Trabajando con Alonsofórmula Formulación Química Inorgánica

Trabajando con Alonsofórmula Formulación Química Orgánica

Trabajando con 100ciaquimica

PHET (QUÍMICA GENERAL)

IOWA University (Simulations)

Delights of Chemistry

Educaplus

Libro del Web de Química del NIST

Laboratorio virtual ChemCollective

Mineralogy database

Phase Diagrams & Computational Thermodynamics

INICIACIÓN INTERACTIVA A LA MATERIA

CHEMISTRY POWERPOINTS

INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY

General Chemistry Demonstrations

Learners TV

Practicando Quizes con General Chemistry Online

Videos de Academy Khan

Introductory Chemistry v.1 (cap 1)

Chem1 virtual textbook