Hipótesis del fotón

4. LA MECÁNICA CUÁNTICA MODERNA Y SU INCIDENCIA EN EL DESARROLLO DE LA QUÍMICA La Mecánica Cuántica moderna, también llamada Mecánica Ondulatoria, es capaz de explicar de Forma satisfactoria la constitución atómica y la formación de los enlaces químicos, además de Predecir una serie de fenómenos físico-químicos que unos años después se comprobarían Experimentalmente. La mecánica cuántica se basa en la teoría de Planck, vista anteriormente, en la hipótesis de la Dualidad onda-
Corpúsculo establecida por de Broglie y el Principio de Incertidumbre de Heisenberg.

 4.1. Hipótesis de De Broglie: dualidad onda-corpúsculo 

La naturaleza de la luz no es fácilmente analizable a no ser Que la consideremos de tipo ondulatorio a fin de explicar Ciertos fenómenos (como la reflexión, refracción, difracción, Etc.) o de tipo corpuscular al pretender hacerlo con otros (como el efecto fotoeléctrico, etc.)

. A partir de este comportamiento anómalo, De Broglie en 1923 unifica la ecuación de Einstein de la energía con la de Planck, relacionando masa de la partícula con longitud de onda:

 λ= H/m·v 

donde: λ es la longitud de onda de la radiación (m)

 h es la constante de Planck (J·s)

 m es la masa de la partícula (kg) 

 v es la velocidad de la partícula (m/s) 

Experimentalmente está comprobado que cuanto menor es el tamaño de la partícula que se mueve, Mayor es su comportamiento ondulatorio, y viceversa. 

En 1927 Bohr propone el principio de complementariedad: una radiación se puede comportar como Onda o como partícula pero nunca los dos comportamientos a la vez. 

4.2 Principio de indeterminación o de incertidumbre de Heisenberg 

El principio de indeterminación o de incertidumbre establece la imposibilidad de determinar Simultáneamente y con precisión arbitraria, ciertos pares de variables físicas, como son la posición y El momento lineal, o la energía y el tiempo. Matemáticamente se puede enunciar como:

 Δ x·Δ p≥ ℏ/2  o   Δ E·Δt≥ ℏ/2  donde ℏ= H/2π

 Interpretación del principio de incertidumbre: éste no está ligado a la medida y perturbación, sino A valores simultáneos de magnitudes observables, y fija un límite en el que no se pueden usar Conceptos de la física clásica. En el caso de posición y momento implica que a escala cuántica las Partículas no siguen una trayectoria determinada, ya que eso implicaría conocer en todos los Instantes simultáneamente posición y momento lineal. 

5. MODELO MECANOCUÁNTICO DEL ÁTOMO 

Este modelo surge para solucionar las deficiencias del modelo de Bohr. Para ello, en 1926 Schrödinger desarrolla la mecánica cuántica ondulatoria, tomando como base la teoría cuántica de Planck y la dualidad onda-cropúsculo de De Broglie. Elabora un tratamiento matemático que le Permite estudiar el comportamiento del electrón en el átomo, así como calcular sus valores Energéticos. Para ello, emplea una función matemática de tipo ondulatorio, denominada función de Onda, ψ, que es capaz de describir la evolución de la posición del electrón en el entorno atómico En que se halla. Su tratamiento físico-matemático conduce a la llamada ecuación de ondas que Escrita en forma simbólica es:

 H^ ψ=E ψ

 donde H^ (hamiltoniano) representa un operador matemático relacionado con las energías Cinética y potencial del electrón en cuestión.

 La ecuación de ondas nos indica que si operamos adecuadamente la función de onda del electrón, Obtendremos la misma función multiplicada por un número que corresponde a la energía de dicho Electrón.

 5.1. Números cuánticos 

Pero no todas las soluciones derivadas de la aplicación de esta ecuación conducen a resultados Reales; para ello es preciso condicionarla con unos parámetros restrictivos (condiciones de contorno) A fin de que el problema tenga significado físico. Estos parámetros reciben el nombre de números Cuánticos.

 Los números cuánticos solo pueden tomar ciertos valores para que la solución de la ecuación de Schrödinger sea aceptable. Así, sólo son permitidos los siguientes:

TABLA DEL SIGNIFICADO DE LOS NÚMEROS.

5.2. Orbitales atómicos

 Según la mecánica cuántica, un orbital atómico es la zona del espacio donde existe una gran Probabilidad de encontrar el electrón. Este valor de probabilidad se cifra arbitrariamente en, al Menos, el 90%.

 Este concepto probabilístico surge del desarrollo matemático de la ecuación de Schrödinger. La Función de onda (ψ) no tiene significado físico real, pero su cuadrado (ψ 2 ) si, siendo una Medida directa de la probabilidad de encontrar el electrón en una determinada zona del espacio. Si en dicho punto alcanza un valor por encima del 90% podemos encontrar con bastante seguridad el Electrón, por lo que podemos representa dicha función mediante un contorno volumétrico al que Llamamos orbital atómico.