Principios fundamentales de la física cuántica: incertidumbre, dualidad y modelos atómicos

Principios de la física cuántica

Incertidumbre: El principio de Heisenberg indica que es conceptualmente imposible conocer simultáneamente y con exactitud el momento lineal, p = mv, y la posición, x, de una partícula en movimiento.

Onda-corpúsculo

Onda-corpúsculo: Einstein puso de manifiesto que la luz tenía comportamiento ondulatorio y, además, comportamiento corpuscular. A partir de esta hipótesis, De Broglie propuso que los electrones se podían comportar como ondas además del comportamiento corpuscular y dedujo que la longitud de onda asociada a ese movimiento ondulatorio vendrá dada por la expresión: λ = h/p.

Metales conductores y teoría de bandas

Teoría de bandas: Es una descripción del enlace según la teoría de orbitales compartidos. Consiste en la formación de orbitales a partir de la suma de los orbitales atómicos de cada átomo metálico. En el caso de los metales hay muchos orbitales comunes y, por tanto, muchos niveles energéticos con una diferencia mínima de energía. Entre ellos se crea la banda de energía. Hay conducción eléctrica porque las bandas de valencia están parcialmente llenas o, cuando están llenas, se superponen con la banda de conducción y los electrones se pueden mover con total libertad. Se necesita muy poca energía para que los electrones de orbitales llenos se exciten a orbitales vacíos más energéticos. Ej.: el magnesio.

Modelo de Bohr

Modelo de Bohr: Niels Bohr consiguió explicar el espectro del átomo de hidrógeno. Aplicó al modelo de Rutherford la teoría cuántica introducida por Planck. Bohr propuso que el átomo estaba cuantizado, es decir, solo podía tener ciertas cantidades de energía permitidas. Esto implica que el electrón solo puede girar en ciertas órbitas permitidas, a diferencia del modelo de Rutherford. El electrón se mueve alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Hay zonas permitidas llamadas niveles y otras que no lo son.

Tres postulados del modelo de Bohr:

1. El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares sin emitir energía.
2. Solo son posibles las órbitas en las que el electrón tiene un momento angular que es un múltiplo entero de h/2π (es decir, mvr = n·h/2π = n·ħ).
3. Cuando el electrón salta de una órbita de mayor energía (más lejos del núcleo) a otra de menor energía, emite energía mediante un fotón.

Observación: No pudo explicar todo y, posteriormente, se introdujeron subniveles de energía.