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Modelo atómico de Schrödinger, el modelo actual del átomo

Modelo atómico de Schrödinger, el modelo actual del átomo

El modelo atómico de Schrödinger se desarrolló en 1926. Se trata del modelo mecánico cuántico del átomo que partía de la ecuación de Schrödiger. En 1926, Erwin Schrödinger desarrolló esta ecuación para determinar la probabilidad que existía de encontrar un electrón en un punto determinado de un átomo.

Hasta ese momento, se consideraba que los electrones sólo giraban en órbitas circulares alrededor del núcleo atómico. 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 por Schrödinger y Heisenberg basándo se en la dualidad de onda partícula.

¿Qué limitaciones tiene el modelo atómico de Bohr?

Hasta 1932, se creía que el átomo estaba compuesto por un núcleo cargado positivamente rodeado por electrones cargados negativamente.

El modelo atómico de Bohr funcionaba para el átomo de hidrógeno. Sin embargo, cuando se aplicaba el modelo en otros átomos se observaba que electrones de un mismo nivel energético la energía variaba un poco.

Esta variación no se podía explicar en el modelo de Niels Bohr y, por lo tanto, requería hacer alguna corrección. La propuesta fue que dentro de un mismo nivel energético existían subniveles. La forma concreta en que surgieron de manera natural estos subniveles, fue incorporando órbitas elípticas y correcciones relativistas.

En 1932, James Chadwick descubrió el neutrón y acercó a los científicos a un modelo más adecuado 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

El modelo atómico de Schrödinger concebía originalmente los electrones como ondas de materia. Así la ecuación de Schrödinger describe la evolución en el tiempo y el espacio de dicha onda material.

Más tarde Max Born propuso una interpretación probabilística de la función de onda de los electrones. Sin embargo, esta interpretación era un modelo probabilístico que permitía hacer predicciones empíricas, pero en el que la posición y la cantidad de movimiento no pueden conocerse simultáneamente, por el principio de incertidumbre de Heisenberg.

Este modelo atómico de Schrödinger se puede representar como una nube de electrones rodeando al núcleo del átomo. En los puntos en que esta nube es más densa, la probabilidad de encontrar el electrón es mayor. Por lo tanto, este modelo introdujo el concepto de niveles de subenergía.

¿Qué predice el modelo atómico de Schrödinger?

El modelo atómico de Schrödinger predice:

  • Las líneas de emisión espectrales, tanto de átomos neutros como de átomos ionizados.

  • La modificación de los niveles energéticos cuando existe un campo magnético o eléctrico.

  • Además, con ciertas modificaciones semi heurísticas el modelo explica el enlace químico y la estabilidad de las moléculas.

¿Qué falla en el modelo mecánico-cuántico del átomo?

El modelo de Schrödinger resulta incompleto en los siguientes aspectos:

  • No tiene en cuenta el espín electrónico.

  • El modelo ignora los efectos relativistas de los electrones rápidos.

  • El modelo de Schrödinger no explica por qué un electrón en un estado cuántico excitado decae hacia un nivel inferior si existe alguno libre.

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Fecha publicación: 18 de agosto de 2021
Última revisión: 18 de agosto de 2021