Modelo Atómico de Schrödinger

Introducción

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Para explicar el modelo atómico de Schrödinger, primero nos remontaremos a 1913, cuando Neils Bohr, un estudiante de Rutherford’s, desarrolló un nuevo modelo del átomo. Propuso que los electrones están dispuestos en órbitas circulares concéntricas alrededor del núcleo.

Este modelo está modelado en el sistema solar y se conoce como el modelo planetario. El modelo de Bohr se puede resumir mediante los siguientes cuatro principios:

  1. Los electrones solo ocupan ciertas órbitas alrededor del núcleo. Esas órbitas son estables y se llaman órbitas “estacionarias”.
  2. Cada órbita tiene una energía asociada con ella. La órbita más cercana al núcleo tiene una energía de E1, la siguiente órbita E2, etc.
  3. La energía se absorbe cuando un electrón salta de una órbita más baja a una más alta y la energía se emite cuando un electrón cae de una órbita más alta a una órbita más baja.
  4. La energía y la frecuencia de la luz emitida o absorbida pueden calcularse utilizando la diferencia entre las dos energías orbitales.

Teoría Atómica de Schrödinger

No fué hasta 1926, cuando Erwin Schrödinger, un físico austriaco, llevó el modelo atómico de Bohr un paso más allá. Schrödinger usó ecuaciones matemáticas para describir la probabilidad de encontrar un electrón en una posición determinada. Este modelo atómico es conocido como el modelo mecánico cuántico del átomo.

modelo mecánico cuántico del atomo
modelo mecánico cuántico del atomo

A diferencia del modelo de Bohr, el modelo mecánico cuántico no define la ruta exacta de un electrón, sino que predice las probabilidades de la ubicación del electrón. Este modelo se puede representar como un núcleo rodeado por una nube de electrones. Donde la nube es más densa, la probabilidad de encontrar el electrón es mayor y, a la inversa, es menos probable que el electrón esté en un área menos densa de la nube. Así, este modelo introdujo el concepto de niveles subenergéticos.

Hasta 1932, se creía que el átomo estaba compuesto por un núcleo cargado positivamente rodeado de electrones cargados negativamente. En 1932, James Chadwick bombardeó átomos de berilio con partículas alfa. Se produjo una radiación desconocida. Chadwick interpretó esta radiación como compuesta de partículas con una carga eléctrica neutra y la masa aproximada de un protón. Esta partícula se conoció como el neutrón . Con el descubrimiento del neutrón, un modelo adecuado del átomo se puso a disposición de los químicos.

Descubrimiento de James Chadwick
Descubrimiento de James Chadwick

Desde 1932, a través de la experimentación continua, se han descubierto muchas partículas adicionales en el átomo. Además, se han creado nuevos elementos al bombardear núcleos existentes con varias partículas subatómicas. La teoría atómica se ha mejorado aún más por el concepto de que los protones y los neutrones están formados por unidades aún más pequeñas llamadas quarks. Los quarks a su vez están hechos de cuerdas vibrantes de energía.

La teoría de la composición del átomo continúa siendo una aventura continua y emocionante.

El propio Schrödinger en realidad nunca creó un modelo visual de cómo pensaba que se veían los átomos; derivó una ecuación matemática que determinó que los electrones existen en ondas dentro de las nubes de electrones. Este modelo matemático, conocido como Modelo mecánico cuántico, se creó en la primera mitad de 1926.


¿Quién fue Erwin Schrodinger?

Erwin Schrodinger
Erwin Schrödinger

Erwin Schrodinger fue un físico austriaco. Nacido en Viena en 1887, tuvo un interés en la química desde temprana edad. Estudió en el Akademisches Gymnasium de Viena y más tarde en la Universidad de Viena de 1906 a 1910. Obtuvo su doctorado con solo 23 años. Schrödinger fue profesor en Stuttgart, Breslau y en la Universidad de Zurich. En 1927, se mudó a Berlín y partió a Londres seis años después, durante el ascenso de Hitler al poder. Más tarde regresó a Austria, y finalmente se retiró allí. permaneció hasta su muerte en 1961.

¿Qué quería saber Schrodinger?

La investigación de Schrödinger fue influenciada en gran medida por el trabajo de Niels Bohr, cuyo modelo atómico expandió. Schrödinger también trabajó simultáneamente con Heisenberg, pero por separado, para describir los niveles de energía de los átomos. Heisenberg utilizó matrices; Schrodinger creó su famosa ecuación de onda, que le valió un Premio Nobel compartido en 1933.
Lo que realmente representan la ecuación de onda y el modelo Quantum Mechanical son predicciones de las probabilidades de la ubicación del electrón dentro de la nube de electrones.

Werner Heisenberg y Erwin Schrödinger
Werner Heisenberg y Erwin Schrödinger

Erwin Schrodinger es quizás mejor conocido por su experimento llamado el gato de Schrodinger. Aunque en gran medida no tiene relación con la teoría atómica, es un tema interesante para pensar.
En 1934, a Schrodinger se le ofreció la oportunidad de enseñar en Princeton, pero la rechazó.
Schrodinger siguió tratando de unificar los conceptos de electromagnetismo y gravedad, un problema que aún no se ha resuelto, y escribió un libro en 1944 titulado “¿Qué es la vida?”

Schrodinger luego se enfrentó con otros físicos destacados por la interpretación estadística de ondas y partículas juntas, e intentó establecer una teoría en términos de ondas solamente, excluyendo partículas.

Datos curiosos sobre el modelo atómico de Schrodinger Erwin Schrödinger

La investigación atómica de Schrödinger se debió en gran parte a su insatisfacción con la teoría atómica de Boehr. Schrodinger sintió que los espectros atómicos deberían determinarse mediante un tipo específico de ecuación, llamado problema de valor propio. En otras palabras, quería una descripción más precisa de cómo existían los electrones en relación con el núcleo del átomo.
Donde la nube de electrones es más densa, la probabilidad de encontrar el electrón es mayor. Cuanto menos densa es un área de la nube, menor es la probabilidad de encontrar el electrón.

Basado en su ecuación, Schrodinger descubrió varias cosas. El mayor descubrimiento fue que los electrones existen en ondas alrededor del núcleo. También descubrió que los electrones no se mueven en absoluto; Las olas son estacionarias.
Fuentes: