El modelo atómico de Schrödinger se desarrolló en 1926. Se trata del modelo mecánico cuántico del átomo que partía de la ecuación de Schrödiger. Con esta ecuación se podía conocer la probabilidad de encontrar un electrón en un determinado punto de un átomo. Actualmente, no hay ningún modelo más preciso sobre la estructura del átomo, por esto se considera también nos referimos a él como el modelo atómico actual.
Hasta ese momento, se consideraba que los electrones sólo giraban en órbitas circulares alrededor del núcleo atómico. Erwin Schrödinger afirmó que los electrones también podían girar en órbitas elípticas más complejas y calculó los efectos relativistas.
Las soluciones a la ecuación de onda de Schrödinger son de una alta complejidad matemática y también se conocen como funciones de onda. La función de ondas da solo la probabilidad de encontrar un electrón en un punto dado alrededor del núcleo.
El modelo atómico actual fue desarrollado por Schrödinger y Heisenberg basándo se en la dualidad de onda partícula.
¿Qué limitaciones tiene el modelo atómico de Bohr?
La creencia de que el átomo estaba compuesto por un núcleo cargado positivamente rodeado por electrones cargados negativamente se mantuvo hasta el año 1932.
El modelo atómico de Bohr encajaba bien cuando se trataba del átomo de hidrógeno. Sin embargo, al aplicar el mismo modelo en otros átomos, especialmente con números atómicos altos, la energía de los electrones de un mismo nivel variaba.
Esta variación de energía no tenía explicación en el modelo de Niels Bohr y, por lo tanto, era necesario corregir el modelo.
La propuesta de corrección fue considerar que dentro de un mismo nivel energético existían otros subniveles. Estos niveles surgieron de forma natural añadiendo correcciones relativistas y órbitas elípticas.
El descubrimiento del neutrón llegó en 1932 por parte de James Chadwick. La aparición de esta nueva partícula atómica acercó a los científicos a un modelo más real del átomo.
¿Cuáles son las diferencias entre los modelos atómicos de Schrödinger y el de Bohr?
El modelo atómico de de Bohr establecía una ruta exacta de cada electrón dentro del átomo. Sin embargo, el modelo mecánico-cuántico sólo predice las probabilidades de la posición del electrón.
Para resolver la ecuación de Schrödinger se necesita cuantificar las energías de los electrones. Por otro lado, en el modelo de Bohr, estos números cuánticos se asumieron sin una base matemática.
Características del modelo atómico de Schrödinger
Inicialmente, el modelo de Schrödinger consideraba que los electrones actuaban como ondas de materia. De esta forma, la ecuación que presentó Schrödinger indica la evolución de esta onda material en el espacio y el tiempo.
Más adelante, el físico alemán Max Born realizó una interpretación probabilística de la función de onda de los electrones. No obstante, en estas predicciones no se podía conocer la cantidad de movimiento y la posición a la vez debido al principio de incertidumbre de Heisenberg.
Este nuevo modelo se puede representar como una nube de puntos (electrones) alrededor del núcleo del átomo. En esta nube de puntos, la probabilidad de encontrar el electrón aumenta con la densidad de puntos. De esta forma, Schrödinger introdujo por primera vez el concepto de niveles de subenergía.
¿Qué predice el modelo atómico de Schrödinger?
La variación de los niveles energéticos de los electrones cuando existe un campo eléctrico o un campo magnético.
Las líneas de emisión espectrales, tanto de átomos ionizados como neutros.
Además, el modelo explica la estabilidad de las moléculas y los enlaces químicos.
¿Qué falla en el modelo mecánico-cuántico del átomo?
No tiene en cuenta los efectos relativistas de los electrones rápidos.
El modelo tampoco tiene en cuenta el espín electrónico.
Por último, este modelo no puede explicar por qué razón un electrón en un estado cuántico excitado puede decaer hacia otro nivel energético inferior si existe alguno libre.