Modelo  atómico cuántico  


Bohr propuso su modelo, en el que los electrones girarían en órbitas circulares de energía cuantizada. Funcionaba muy bien para el átomo de hidrógeno, pero en los espectros realizados para otros átomos se observaba que los  electrones de un mismo nivel energético tenían distinta energía.

 Algo andaba mal.  La conclusión fue que dentro de un mismo nivel energético existían subniveles.

 Sommerfeld hizo algunos cambios, y sugirió:

  •     Los electrones se mueven alrededor del núcleo, en órbitas circulares o elípticas.
  •     A partir del segundo nivel energético existen dos o más subniveles en el mismo nivel.
  •     El electrón es una corriente eléctrica minúscula.

En otras palabras: que podría haber órbitas elípticas con niveles de energía diferentes.

Esto dio lugar a un nuevo número cuántico: "El número cuántico azimutal o secundario", que determina la forma de los orbitales, se lo representa con la letra "l" y toma valores que van desde \(0\) hasta \(n-1\).



Crédito Pieter Kuiper (Educatívo)


Sin embargo el avance de la mecánica cuántica introdujo nuevos elementos que modificaron la visión del átomo, en particular:

  • El principio de incertidumbre de Heisenberg (1927), el cual  establece la imposibilidad de determinar simultáneamente y con precisión la posición y el momento lineal de una partícula en un momento dado. Ya no se podría decir dónde se encontraría con exactitud una partícula, como máximo se podría llegar a precisar el punto en dónde se hallaría con mayor probabilidad.

  •  La dualidad  onda-partícula  propuesta por Louis de Broglie en 1924. Él postula que el electrón y toda partícula material en movimiento tienen un comportamiento ondulatorio. 

Schrödinger en 1926 propusó que los electrones no giran en órbitas, sino que se les asigna unas zonas del espacio en las que la probabilidad de encontrarlos es máxima, llamadas orbitales. En los libros se representan los núcleos atómicos rodeados por orbitales electrónicos con forma de esfera difusa, o de mancuerna, o de trípode, etc. Pero como ya dijimos, esas figuras representan la probabilidad de encontrar un electrón en tal o cual lugar en torno al núcleo más que una “forma”




 En otras palabras los orbitales son funciones matemáticas, que indican una zona del espacio donde es probable encontrar un electrón.
Por ejemplo, en el caso del orbital esférico (orbital s) se indica que hay una cierta probabilidad de encontrar electrones en la zona del espacio contenida dentro de esa esfera.
 ¿Es imposible encontrar electrones fuera de esa zona? No, es posible, pero improbable.


Historia de los modelos atómicos.



Crédito: La última pregunta (Educatívo)


Muy interesante:

IIgor Mikhailovskij  (en 2010) y sus colaboradores del Instituto de Física y Tecnología de Kharkov, en Ucrania, han captado la imagen de los orbitales de los átomos de carbono gracias a la mejora de una vieja técnica de formación de imágenes, la microscopía de emisión de campo. Formaron una cadena de átomos de carbono, la colgaron de una punta de grafito y la colocaron frente a una pantalla de detección. Al aplicar un campo eléctrico de miles de volts entre el grafito y la pantalla, los electrones fueron moviéndose, uno por uno, a través del grafito y a lo largo de la cadena de carbono, y así hasta que el campo eléctrico los arrancaba del último átomo de la cadena. Basándose en los puntos de la pantalla a los que llegaban, se sabía des-de dónde habían abandonado su orbital en el último átomo. Las zonas “más densas” de las nubes de probabilidad tenían una probabilidad mayor de emitir un electrón, de forma que la información de muchos electrones generaba una imagen de las nubes. “Realmente, conseguimos imágenes de átomos sueltos”, afirma Mikhailovskij.


Los orbitales de un átomo de carbono, vistos por un microscopio de emisión de campo. Los orbitales son del tipo s y p, de acuerdo a la teoría.
Crédito Investigación y ciencia (Educativo)