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Modelo Atómico de Schrödinger

Modelo atómico de Sommerfeld
Modelo Atómico de Schrödinger
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Modelo Atómico de Schrödinger

El modelo atómico de Schrödinger fue desarrollado por Erwin Schrödinger en 1926. Esta propuesta se conoce como el modelo mecánico cuántico del átomo y describe el comportamiento ondulatorio del electrón.

Para ello, el destacado físico austriaco se basó en la hipótesis de Broglie, que afirmaba que cada partícula en movimiento está asociada a una onda y puede comportarse como tal.

Schrödinger sugirió que el movimiento de los electrones en el átomo correspondía a la dualidad onda-partícula, y por consiguiente los electrones podrían movilizarse alrededor del núcleo como ondas estacionarias.

Schrödinger, que recibió el Premio Nobel en 1933 por sus contribuciones a la teoría atómica, desarrolló la ecuación homónima para calcular la probabilidad de que un electrón se encuentre en una posición específica.

Modelo Atómico de Schrödinger

-Describe el movimiento de los electrones como ondas estacionarias.

-Los electrones se mueven constantemente, es decir, no tienen una posición fija o definida dentro del átomo.

-Este modelo no predice la ubicación del electrón, ni describe la ruta que toma dentro del átomo. Sólo establece una zona de probabilidad para localizar el electrón.

-Estas áreas de probabilidad se llaman orbitales atómicos. Las órbitas describen un movimiento de traslación alrededor del núcleo del átomo.

-Estos orbitales atómicos tienen diferentes niveles y subniveles de energía, y pueden ser definidos entre nubes de electrones.

-El modelo no considera la estabilidad del núcleo, sólo se refiere a explicar la mecánica cuántica asociada al movimiento de los electrones dentro del átomo.

Teoría y Modelo Atómico de Schrodinger

El modelo atómico de Schrödinger se basa en la hipótesis de Broglie y en los modelos atómicos anteriores de Bohr y Sommerfeld.

Para ello, Schrödinger se basó en el experimento de Young y, basándose en sus propias observaciones, desarrolló la expresión matemática que lleva su nombre.

Aquí está el fundamento científico de este modelo atómico:

El experimento de Young: la primera demostración de la dualidad onda-partícula.

La hipótesis de de Broglie sobre la naturaleza ondulatoria y corpuscular de la materia puede ser demostrada por el Experimento de Young, también conocido como el experimento de doble rendija.

El científico inglés Thomas Young sentó las bases del modelo atómico de Schrödinger cuando, en 1801, realizó el experimento para probar la naturaleza ondulatoria de la luz.

Durante su experimento, Young dividió la emisión de un rayo de luz que pasa a través de un pequeño agujero a través de una cámara de observación. Esta división se consigue utilizando una tarjeta de 0,2 milímetros, situada paralelamente al haz.

El diseño del experimento se hizo de manera que el haz de luz fuera más ancho que la tarjeta, por lo que, cuando la tarjeta se colocó horizontalmente, el haz se dividió en dos partes aproximadamente iguales. La salida de los rayos de luz fue dirigida por un espejo.

Ambos rayos de luz golpearon una pared en una habitación oscura. Allí el patrón de interferencia entre las dos ondas era evidente, lo que mostraba que la luz podía comportarse tanto como una partícula como una onda.

Un siglo más tarde, Albert Einsten reforzó la idea a través de los principios de la mecánica cuántica.

La Ecuación de Schrödinger

Schrödinger desarrolló dos modelos matemáticos, diferenciando lo que sucede dependiendo de si el estado cuántico cambia con el tiempo o no.

Para el análisis atómico, Schrödinger publicó a finales de 1926 la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo, que se basa en funciones de onda que se comportan como ondas estacionarias.

Esto implica que la onda no se mueve, sus nodos, es decir, sus puntos de equilibrio, sirven de pivote para que el resto de la estructura se mueva a su alrededor, describiendo una frecuencia y amplitud determinadas.

Schrödinger definió las ondas que describen a los electrones como estados estacionarios u orbitales, y que están asociadas, a su vez, con diferentes niveles de energía.

La ecuación de Schrödinger independiente del tiempo es la siguiente:

Dónde:

  • E: constante de proporcionalidad.
  • Ψ: función de onda del sistema cuántico.
  • Η ̂: Operadora de Hamilton.

La ecuación de Schrödinger independiente del tiempo se utiliza cuando el observable que representa la energía total del sistema, conocido como el operador Hamiltoniano, no es dependiente del tiempo. Sin embargo, la función que describe el movimiento total de la onda siempre dependerá del tiempo.

La ecuación de Schrödinger indica que si se tiene una función de onda Ψ, y el operador de Hamilton actúa sobre ella, la constante de proporcionalidad E representa la energía total del sistema cuántico en uno de sus estados estacionarios.

Aplicado al modelo atómico de Schrödinger, si el electrón se mueve en un espacio definido, hay valores de energía discreta, y si el electrón se mueve libremente en el espacio, hay intervalos de energía continuos.

Desde el punto de vista matemático, existen varias soluciones para la ecuación de Schrödinger, cada solución implica un valor diferente para la constante de proporcionalidad E.

Según el principio de incertidumbre de Heisenberg, no es posible estimar la posición o la energía de un electrón. En consecuencia, los científicos reconocen que la estimación de la ubicación del electrón dentro del átomo es inexacta.

Modelo Atómico Actual de Schrodinger Postulados

Los postulados del modelo atómico de Schrödinger son los siguientes:

-Los electrones se comportan como ondas estacionarias que se distribuyen en el espacio según la función de ondas Ψ

-Los electrones se mueven dentro del átomo al describir orbitales. Estas son áreas donde la probabilidad de encontrar un electrón es considerablemente mayor. La probabilidad referida es proporcional al cuadrado de la función de onda Ψ2.

La configuración electrónica del modelo atómico de Schrödinguer explica las propiedades periódicas de los átomos y los enlaces que forman.

Sin embargo, el modelo atómico de Schrödinger no considera el spin de los electrones, ni las variaciones en el comportamiento de los electrones rápidos debido a los efectos relativistas.

Imágenes de Modelo atómico de Schrödinger

Schrödinger

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