Principios Fundamentales de la Física Cuántica: Incertidumbre, Dualidad Onda-Partícula y Modelo de Bohr
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Principio de Incertidumbre
El principio de Heisenberg establece que es conceptualmente imposible conocer simultáneamente y con exactitud el momento lineal, p = mv, y la posición, x, de una partícula en movimiento.
Dualidad Onda-Partícula
Albert Einstein demostró que la luz exhibe tanto un comportamiento ondulatorio como corpuscular. Basándose en esta hipótesis, Louis de Broglie propuso que los electrones también pueden comportarse como ondas, además de su comportamiento corpuscular. Dedujo que la longitud de onda asociada con este movimiento ondulatorio está dada por la expresión:
λ = h/p
Teoría de Bandas en Metales Conductores
La teoría de bandas describe el enlace en los metales según la teoría de orbitales compartidos. Implica la formación de orbitales a partir de la suma de los orbitales atómicos de cada átomo metálico. En los metales, hay numerosos orbitales comunes, lo que da lugar a muchos niveles de energía con diferencias mínimas de energía. Estos niveles forman la banda de energía.
La conducción eléctrica ocurre porque las bandas de valencia están parcialmente llenas o llenas, y se superponen con la banda de conducción. Esto permite que los electrones se muevan libremente. Se requiere muy poca energía para excitar los electrones de orbitales llenos a orbitales vacíos de mayor energía. Un ejemplo de metal conductor es el magnesio.
Modelo de Bohr
Niels Bohr desarrolló un modelo para explicar el espectro del átomo de hidrógeno. Combinó el modelo de Rutherford con la teoría cuántica de Max Planck. Bohr propuso que el átomo está cuantizado, lo que significa que solo puede tener ciertas cantidades de energía permitidas.
Esto implica que el electrón solo puede orbitar en órbitas permitidas específicas, a diferencia del modelo de Rutherford. El electrón se mueve alrededor del núcleo en órbitas circulares. Hay regiones permitidas llamadas niveles y otras que no lo son.
Los tres postulados del modelo de Bohr son:
- El electrón orbita el núcleo en órbitas circulares sin emitir energía.
- Solo son posibles las órbitas en las que el electrón tiene un momento angular que es un múltiplo entero de h/2π.
- Cuando el electrón salta de una órbita de mayor energía (más lejos del núcleo) a una de menor energía, emite energía en forma de un fotón.
El modelo de Bohr no pudo explicar todos los aspectos del espectro del átomo de hidrógeno y posteriormente se refinó para incluir subniveles de energía.