Modelo Atómico de Schrödinger: Fundamentos y Ecuación de Onda
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El Modelo Atómico de Schrödinger
El modelo atómico de Schrödinger es un modelo cuántico, fisicoquímico, no relativista y netamente teórico-matemático-probabilístico. Busca explicar la estructura de los átomos polielectrónicos. Este modelo predice adecuadamente las líneas de emisión espectrales, tanto de átomos neutros como de átomos ionizados. Igualmente, predice de manera precisa la modificación de los niveles energéticos cuando existe un campo magnético o eléctrico. Además, con ciertas modificaciones, el modelo explica el enlace químico y la estabilidad de las moléculas.
Sin embargo, el nombre de "modelo atómico" de Schrödinger puede llevar a confusión, ya que no explica la estructura completa del átomo. El modelo de Schrödinger explica solo la estructura electrónica del átomo y su interacción con la estructura electrónica de otros átomos, pero no explica cómo es el núcleo atómico ni su estabilidad.
La Ecuación de Onda de Schrödinger
La ecuación de onda de Schrödinger, publicada en 1926, se basa en la hipótesis de L. De Broglie. Considerando que el movimiento del electrón es análogo a un sistema de ondas estacionarias, el físico austriaco Erwin Schrödinger propuso una ecuación de onda aplicable al átomo de hidrógeno. Esta ecuación se designa por una variable ψ (fi) llamada función de onda, en función de las coordenadas cartesianas x, y, z. Es una ecuación puramente teórica y debe su validez a que sus resultados y conclusiones coinciden plenamente con hechos probados experimentalmente.
Densidad de Probabilidad
Al cuadrado del valor absoluto de la función de onda se le llama densidad de probabilidad. La probabilidad de encontrar la partícula descrita por la función ψ, en un punto y en un instante t, es proporcional al valor del cuadrado de la función de onda en aquel punto del espacio y en ese instante. Resolviendo la ecuación de Schrödinger se obtuvieron valores de ψ que estaban plenamente de acuerdo con los obtenidos experimentalmente.
Nube de Probabilidad
En cada punto del espacio existirá una probabilidad de que se encuentre el electrón, obteniéndose así lo que se denomina nube de probabilidad o densidad electrónica. En el modelo atómico de Bohr, el electrón se mueve alrededor del núcleo en una órbita determinada. En la teoría cuántica del átomo, un electrón no está limitado a una órbita, sino que es libre para moverse en las tres dimensiones, en una nube de probabilidad que tiene una determinada forma en el espacio.
Mecánica Cuántica y Niveles de Energía
Para explicar estos y otros fenómenos ha surgido la mecánica cuántica. Aquí, como en el modelo de Bohr, un electrón atómico solo puede ocupar determinados niveles de energía. Ahora bien, cada nivel de energía posee uno o más subniveles de energía. El primer nivel de energía principal, n = 1, posee un subnivel; el segundo posee dos, el tercero tres y así sucesivamente.