3.7.- La mecánica cuántica
3.7.1.- Orígenes de la mecánica cuántica

El modelo atómico de Bohr constituyó la primera explicación cuantitativa del átomo, pero para ello hubo que abandonar los principios de la mecánica clásica (energía está cuantizada). Por ello la teoría de Bohr es la primera teoría cuántica del átomo. Sin embargo, el átomo de Bohr no es capaz de explicar los espectros de átomos plurielectrónicos, tan solo explica el del átomo de hidrógeno.

Todas estas ideas se resumen diciendo que tanto la energía como la materia son discontinuas. Algunas de las teorías que surgieron de la mecánica cuántica son:

  1. Hipótesis de De Broglie (1924): Planck y Einstein dedujeron la naturaleza dual de la luz (onda-partícula) y De Broglie trasladó esta teoría a cualquier tipo de partícula material.
    Al combinar las ecuaciones de Einstein y de Planck:

 

que para cualquier otra partícula, con una velocidad distinta a la de la luz:

         

es decir, que toda partícula en movimiento lleva asociada una onda cuya longitud (l) viene dada por la ecuación (8). Esta hipótesis fue confirmada en 1927 pero sólo adquiere relevancia para cuerpos microscópicos, ya que para los macroscópicos se observan longitudes de onda extremadamente pequeñas.

 

  1. Principio de incertidumbre de Heisemberg (1927): "Es imposible determinar simultáneamente la posición y la velocidad de una partícula con absoluta precisión y exactitud". También demostró que el error más pequeño que se puede cometer es:

A partir de todo ésto el modelo atómico de Bohr debería considerarse incorrecto puesto que con él podía medirse con exactitud la posición y la velocidad del electrón (radio y energía de la órbita).

Actualmente no se habla de órbitas sino de zonas donde es probable encontrar al electrón. A dichas zonas se las llama orbital atómico y se definen como la zona del espacio que encierra entre un 90 y un 99% de la probabilidad de encontrar el electrón en un estado energético constante.

 

  1. Ecuación de Schrödinger: Como todas las partículas pueden comportarse como ondas se pensó en describir al electrón mediante las ecuaciones matemáticas de las ondas. El primero que lo hizo fue Schorödinger en 1927 (mecánica ondulatoria).
    Cuando se soluciona un problema en mecánica clásica se obtiene la posición y velocidad de un objeto, sin embargo en mecánica ondulatoria la solución viene dada por funciones de onda
    Y. Dicha función de ondas no tiene significado físico real, sin embargo, su cuadrado (Y2) es una medida directa de la probabilidad de encontrar al e en una determinada región del espacio. En consecuencia, las representaciones de los cuadrados de las funciones de onda, constituyen una expresión matemática del orbital atómico. En el punto siguiente tienes algunas de las citadas representaciones.

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