Conceptos Clave de la Física Cuántica: Hipótesis de Planck, Efecto Fotoeléctrico y Más

Hipótesis de Planck

Los cuerpos absorben o emiten la energía en forma de paquetes o "cuantos" de energía (E₀ = hv, donde h = 6,63 × 10^-34 Js). Según esta ecuación, cuanto menor es la frecuencia de radiación electromagnética, menor es la energía transportada. Esto quiere decir que los átomos no emiten ni absorben cualquier cantidad de energía, sino solo aquellas que sean múltiplos enteros de un valor mínimo E₀; es decir, 2E₀, 3E₀, etc.

Efecto Fotoeléctrico

Emisión de electrones por parte de ciertos metales cuando incide sobre ellos una luz de pequeña longitud de onda. Cada partícula componente de la luz (fotón) lleva una energía cuantizada (hv), de modo que al chocar contra un electrón del metal, consigue arrancarlo; así vence la fuerza de atracción del núcleo y el exceso de energía queda invertido en poner el electrón en movimiento (E. cinética):

• hv = hv₀ + [1/2]mv²

Principio de Exclusión de Pauli

En un átomo cualquiera no pueden existir dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales, es decir, cada orbital atómico solo puede alojar 2 electrones. En un orbital solo caben dos electrones apareados, es decir, con sus espines opuestos.

Principio de Máxima Multiplicidad de Hund

A la hora de llenar orbitales de la misma energía (como en los 3 orbitales p, en los 5 orbitales d y en los 7 orbitales f), los electrones se disponen de manera que estén desapareados al máximo y mantengan sus espines paralelos. Por ejemplo, dos electrones no se situarán en el mismo orbital 2p_x si están libres los 2p_y y 2p_z.

Orbital

Zona del espacio en la que hay mayor probabilidad de encontrar un electrón con determinada energía. Los 4 números cuánticos se relacionan así con los orbitales:

• [n]: número cuántico principal, indica la energía del orbital. Números enteros a partir de 1.
• [l]: número cuántico secundario o azimutal, responsable de la energía del orbital, pero en menor medida que [n]. Indica el tipo de orbital, desde 0 hasta [n]-1 (si l = 0; orbital S; si l = 1; orbital P).
• [m]: número cuántico magnético, orientaciones espaciales de orbitales, desde -l a +l, pasando por 0.
• [s]: número cuántico de espín, orientación del minúsculo campo magnético que produce el electrón, -1/2 y +1/2.