Fundamentos del Modelo Mecanocuántico y Orbitales Atómicos
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Breve descripción del modelo mecanocuántico
Podemos concebir el electrón como una partícula con un componente ondulatorio, según la hipótesis de De Broglie, por lo que para describir su movimiento en el átomo utilizaremos las ecuaciones matemáticas de las ondas.
Schrödinger efectúa un tratamiento matemático que le permite estudiar el comportamiento del electrón en el átomo, así como calcular sus valores energéticos. Para ello, emplea una función matemática de tipo ondulatorio, llamada función de onda. Los electrones quedan caracterizados por unas funciones matemáticas complejas, llamadas orbitales.
Números cuánticos y la ecuación de Schrödinger
Los números cuánticos surgen matemáticamente de resolver la ecuación de Schrödinger. Estos solo pueden tomar los mismos valores que anteriormente estudiamos, para que las soluciones de Schrödinger sean aceptables en cada caso.
En el modelo de Bohr, los números cuánticos surgían de aplicar la cuantización a las energías del electrón (n) o se introducían para poder explicar los espectros atómicos (l, m, s), mientras que en el modelo ondulatorio surgen matemáticamente al resolver la ecuación de Schrödinger.
Orbitales atómicos
Aunque las funciones de onda no tienen significado físico real, su cuadrado es una medida directa de probabilidad de encontrar un electrón en una determinada zona del espacio.
- Orbital atómico: Es la zona del espacio donde existe una gran probabilidad de encontrar un electrón.
No es posible postular un modelo atómico con órbitas definidas, energías y posiciones del electrón perfectamente determinadas; es preciso introducir el concepto de probabilidad de encontrar el electrón en un punto determinado. El orbital queda definido por n, l y ml. Dentro de cada orbital puede haber como máximo dos electrones. El estado del electrón queda determinado por los cuatro números cuánticos.
Tipos de orbitales
Los orbitales tipo p serán aquellos con l=1, por lo que existirán tres de ellos; m podrá valer +1, 0 o -1 (así con todos).
La teoría de Bohr postula que los electrones describen órbitas planas. La mecánica cuántica supone a los electrones moviéndose en orbitales, que tienen volumen y son tridimensionales. A medida que aumenta el valor de n, aumenta el volumen del orbital.