Modelo atómico de Schródinger

Un modelo poderoso del átomo fue desarrollado por Erwin Schródinger en 1926. Schródinger combinó las ecuaciones del comportamiento de las ondas con la ecuación de De Broglie para generar un modelo matemático para la distribución de electrones en un átomo. El modelo atómico de Schródinger permitió que el electrón ocupara espacio tridimensional. Por lo tanto, requirió tres coordenadas, o tres números cuánticos, para describir los orbitales en los que se pueden encontrar los electrones.

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¿Qué es el modelo atómico de Schródinger?

Es un modelo que nos indica las propiedades periódicas que tienen los átomos y los enlaces que éstos pueden formar, y nos dice que los electrones son ondas de materia que se encuentran distribuidos en el espacio dependiendo de la función de las ondas.

En qué consiste el modelo atómico de Schródinger

El modelo de Schródinger supone que el electrón es una onda e intenta describir las regiones en el espacio, u orbitales, donde es más probable que se encuentren los electrones. En lugar de tratar de decirnos dónde está el electrón en cualquier momento, el modelo de Schródinger describe la probabilidad de que se pueda encontrar un electrón en una región determinada del espacio en un momento dado. Este modelo ya no nos dice dónde está el electrón; solo nos dice dónde podría estar.

Al ser un modelo matemático tridimensional necesita de tres coordenadas las cuales provienen de las ecuaciones de onda de Schródinger que son los números cuánticos principal (n), angular (l) y magnético (m). Estos números cuánticos describen el tamaño, la forma y la orientación en el espacio de los orbitales en un átomo.

Características

Las principales características del modelo atómico de Schródinger son las siguientes:

• El modelo se encarga de describir el movimiento de los electrones como ondas estacionarias.
• Nos dice que los electrones se encuentran en constante movimiento lo que quiere decir, que no poseen una posición fija dentro del átomo.
• Este modelo no puede predecir la ubicación del electrón, ni describe la ruta que éste hace dentro del átomo.
• El modelo únicamente puede establecer una zona probable de dónde podría estar al electrón.
• Las áreas de probabilidad se conocen con el nombre de orbitales atómicos los cuales describen un movimiento de traslación alrededor del núcleo del átomo.
• Los orbitales atómicos pueden llegar a definirse entre nubes de electrones.
• Es un modelo que representa la probabilidad de la presencia del electrón en orbitales.
• Únicamente explica la estructura electrónica del átomo y su interacción con la estructura de otros átomos, pero no puede explicar como es el núcleo atómico ni su estabilidad

Postulados del modelo atómico de Schródinger

Los postulados del modelo atómico son los siguientes:

Los electrones se comportan como ondas estacionarias que se distribuyen en el espacio según la función de onda Ψ.

Los electrones se desplazan dentro del átomo en describiendo orbitales. Estos son zonas en donde la probabilidad de encontrar un electrón es considerablemente más alta. La referida probabilidad es proporcional al cuadrado de la función de onda Ψ2.

Aportaciones

Schródinger hizo importantes contribuciones en el campo de la mecánica cuántica y la termodinámica. ​Recibió el Premio Nobel de Física en el año 1933 por haber logrado desarrollar la ecuación de Schrödinger y luego de mantener una larga relación de trabajo con Albert Einstein propuso el experimento mental del gato de Schrödinger en el cual mostraba las paradojas e interrogantes a los que abocaba la física cuántica.

Ecuación de Schrödinger

Schródinger logró desarrollar dos modelos matemáticos, haciendo la diferencia sobre lo que ocurre dependiendo si el estado cuántico cambia con el tiempo o no. Para logar analizar el átomo, Schrödinger publicó a finales del año 1926 la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo. Esta ecuación se fundamenta en que las funciones de la onda se comporten como ondas estacionarias.

Su teoría nos dice que la onda no se mueve y que los puntos de equilibrio funcionan como eje para que el resto de la estructura se mueva alrededor de ellos, describiendo una frecuencia y amplitud determinadas.

La ecuación de Schrödinger se utiliza cuando el observable que representa la energía total del sistema, conocido como operador Hamiltoniano, no depende del tiempo. A pesar de esto, la función que describe al movimiento ondulatorio total siempre va a depender del tiempo.

La ecuación de Schrödinger independiente del tiempo es la siguiente:

EΨ = ĤΨ 

Donde:

• E: es la constante de proporcionalidad.
• Ψ: es la función de onda del sistema cuántico.
• Ĥ: operador Hamiltoniano.

Qué problemas presenta el modelo atómico de Schródinger

La ventaja de este modelo es que consiste en ecuaciones matemáticas conocidas como funciones de onda que satisfacen los requisitos establecidos en el comportamiento de los electrones. La desventaja es que es difícil imaginar un modelo físico de electrones como ondas.

Importancia

La principal importancia del modelo atómico de Schródinger fue la creación de la configuración electrónica de la cual se pueden obtener los números cuánticos de los electrones que existen en un átomo. Esta configuración electrónica es la que nos indica el nivel de energía que posee un electrón, el orbital y el tiempo específico del orbital en el que se encuentra, así como de su eje.