Respuestas
El modelo mecánico cuántico del átomo
Ondas estacionarias
Un problema importante con el modelo de Bohr era que trataba electrones como partículas que existían en órbitas definidas con precisión. Con base en la idea de De Broglie de que las partículas podían mostrar comportamiento como de onda, el físico austriaco Erwin Schrödinger teorizó que el comportamiento de los electrones dentro de los átomos se podía explicar al tratarlos matemáticamente como ondas de materia. Este modelo, que es la base del entendimiento moderno del átomo, se conoce como el modelo mecánico cuántico o de las ondas mecánicas.
El hecho de que solo haya ciertos estados o energías permitidas que un electrón puede tener es similar a una onda estacionaria. Discutiremos de forma breve algunas propiedades de las ondas estacionarias para obtener una mejor idea de las ondas de materia electrónicas.
Probablemente ya estés familiarizado con las ondas estacionarias de los instrumentos musicales de cuerda. Por ejemplo, cuando se jala una cuerda en una guitarra, la cuerda vibra en la forma de una onda estacionaria como la que se muestra a continuación.
Animación de una onda estacionaria que muestra dos longitudes de onda de una onda. Los nodos, que tienen la misma amplitud en todo momento, están marcados con puntos rojos. Hay cinco nodos.
Animación de una onda estacionaria que muestra dos longitudes de onda de una onda. Los nodos, que tienen la misma amplitud en todo momento, están marcados con puntos rojos. Hay cinco nodos.
Una onda estacionaria.
La ecuación de Schrödinger
En un nivel muy simple, podemos pensar en los electrones como ondas estacionarias de materia que tienen ciertas energías permitidas. Schrödinger formuló un modelo del átomo que suponía que los electrones podían ser tratados como ondas de materia. A pesar de que no veremos las matemáticas en este artículo, la forma básica de la ecuación de onda de Schrödinger es así:
\hat{H}\psi=E\psi
H
^
ψ=EψH, with, hat, on top, \psi, equals, E, \psi
\psiψ\psi se llama una función de onda; \hat{H}
H
^
H, with, hat, on top es conocido como el operador hamiltoniano; y EEE es la energía de enlace del electrón. Resolver la ecuación de Schrödinger da varias funciones de onda como soluciones, cada una con un valor permitido para EEE.
Orbitales y densidad de probabilidad
El valor de la función de onda \psiψ\psi en un punto dado en el espacio —x, y, zx,y,zx, comma, y, comma, z— es proporcional a la amplitud de la onda de materia del electrón en ese punto. Sin embargo, muchas funciones de onda son funciones complejas que contienen i=\sqrt{-1}i=
−1
i, equals, square root of, minus, 1, end square root, y la amplitud de la onda de materia no tiene significado físico real.
Afortunadamente, el cuadrado de una función de onda, \psi^2ψ
2
\psi, squared, es un poco más útil. Esto es porque el cuadrado de una función de onda es proporcional a la probabilidad de encontrar un electrón en un volumen de espacio en particular dentro del átomo. La función \psi^2ψ
2
\psi, squared a menudo se llama la densidad de probabilidad.
La densidad de probabilidad para un electrón se puede visualizar en diferentes formas. Por ejemplo, \psi^2ψ
2
\psi, squared se puede representar por una gráfica en la que la variación de la intensidad del color se usa para mostrar las probabilidades relativas de encontrar un electrón en una región dada en el espacio. Entre más grande sea la probabilidad de encontrar un electrón en un volumen en particular, más alta será la densidad de color en esa región. La imagen siguiente muestra las distribuciones de probabilidad para los orbitales esféricos 1s, 2s y 3s.
Explicación:
:3