Modelos cuanticos

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Modelo Cuántico de Schrödinger + Configuración Electrónica

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Modelos cuanticos

  1. 1. Profesor : Aníbal Carvajal.Nivel : 8° BásicoSub-Sector : Ciencias Naturales Semana 6-7
  2. 2. Platón y Aristóteles: La materia es continua.Demócrito (470- La materia está370AC): formada por átomos (partícula indivisible).Dalton (1803) Las partículas combinadas forman nuevos elementosThomson (1856-1940) Electrón (1897)Millikan (1860 – Carga del electrón1953):Thomson (1904) Modelo del budín.Goldstein (1886) Protón.Rutherford (1911) Experimento de la placa de oro. Modelo nuclear.Chadwick (1932) Neutrón
  3. 3. Modelo de SommerfieldEn 1916, Arnold Sommerfeld (1868-1951) con la ayuda de la teoríade la reactividad de Albert Einstein (1876-1955) hizo las siguientesmodificaciones al modelo de Bohr:a) Los electrones se mueven alrededor del núcleo en orbitas circulares oelípticas.b) A partir del segundo nivel energético existen dos o más subniveles en elmismo nivel.c) El electrón una corriente.Para describir los nuevos subniveles, Sommerfeld introdujo un parámetrollamado numero quántico azimutal, que designo con la letra L.El modelo atómico de Bohr funcionaba muy bien para el átomo de hidrógeno. Sinembargo, en los espectros realizados para átomos de otros elementos seobservaba que electrones de un mismo nivel energético tenían distinta energía,mostrando que algo andaba mal en el modelo. conclusión fue que dentro de unmismo nivel energético existían subniveles.
  4. 4. Modelo de Schrödinger (NUBE DE ELECTRONES)
  5. 5. Erwin Schrödinger Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (1887-1961) Fue un físico austríaco, nacionalizado irlandés, que realizó importantes contribuciones en los campos de la mecánica cuántica y la termodinámica. Recibió el Premio Nobel de Física en 1933 por haber desarrollado la ecuación de Schrödinger. Tras mantener una larga correspondencia con Albert Einstein propuso el experimento mental del gato de Schrödinger que mostraba las paradojas e interrogantes a los que abocaba la física cuántica.
  6. 6. El Gato de Schrödinger
  7. 7. Si lo que ocurre en el interior de la caja lo intentamosdescribir aplicando las leyes de la mecánica cuántica,llegamos a una conclusión muy extraña. El gato vendrádescrito por una función de onda extremadamentecompleja resultado de la superposición de dos estadoscombinados al cincuenta por ciento: "gato vivo" y "gatomuerto". Es decir, el gato estaría a la vez vivo y muerto;se trataría de dos estados indistinguibles.En Conclusión…El sentido común nos indica que el gato no puede estar vivoy muerto a la vez. Pero la mecánica cuántica dice quemientras nadie mire en el interior de la caja el gato seencuentra en una superposición de los dos estados: vivo ymuerto.
  8. 8. El principio de Incertidumbre Al considerar partículas con masas muy pequeñas (escalas atómicas) no es posible determinar con suficiente precisión y simultáneamente su posición y su velocidad (Heisemberg 1927). En otras palabras, cuanta mayor certeza se busca en determinar la posición de una partícula, menos se conoce su cantidad de movimiento lineal y, por tanto, su velocidad. Esto implica que las partículas, en su movimiento, no tienen asociada una trayectoria definida.
  9. 9. El Principio de la Incertidumbre ¿Qué relación tiene con los átomos?En efecto, si por ejemplo pensamos en lo que sería la medida de laposición y velocidad de un electrón, para realizar la medida (parapoder "ver" de algún modo el electrón) es necesario que un fotón deluz choque con el electrón, con lo cual está modificando su posición yvelocidad; es decir, por el mismo hecho de realizar la medida, elexperimentador modifica los datos de algún modo, introduciendo unerror que es imposible de reducir a cero, por muy perfectos que seannuestros instrumentos.
  10. 10. Distancia media Tierra-Luna = 384.000.000 mDistancia media Tierra-Luna = 3,84 · 10 8 m (tres cifrassignificativas)Radio del átomo de hidrógeno = 0,000000000053 mRadio del átomo de hidrógeno = 5,3 · 10 -11 m (dos cifrassignificativas)Velocidad de la luz en el vacío = 299.792,458 km/s (300.000 Km/s)Velocidad de la luz en el vacío = 2,99792458 · 10 8 km/s (9 cifrassignificativas)
  11. 11. La ecuación de Schrödinger Es una ecuación que incluye las componentes ondulatorias. El movimiento deuna onda se describe matemáticamente mediante una ecuación que sedenomina ecuación de onda. Schrödinger describió el comportamiento del electrón girando alrededor delnúcleo como una onda y planteó la ecuación de onda. Al resolver matemáticamente esta ecuación se obtienen distintas soluciones(estados del sistema). Para el átomo de hidrógeno existen infinitas soluciones de la ecuación de onda (infinitos estados o estados electrónicos del sistema). Cada estado electrónico está caracterizado por 4 números, los números cuánticos: n, l, ml, ms
  12. 12. Orbitales
  13. 13. Orbitales
  14. 14. Orbitales
  15. 15. Átomos Polielectrónicos Modelo del campo medio: carga nuclear efectiva. La carga nuclear efectiva es la carga experimentada por un electrón en un átomo polielectrónico, ósea varios niveles de energía. La carga nuclear efectiva no es la misma que la carga del núcleo por el efecto de los otros electrones.
  16. 16.  Los electrones están atraídos por el núcleo, pero repelidos por otros electrones. La carga nuclear efectiva experimentada por un electrón depende de su distancia al núcleo y del número de electrones de la corteza. Elemento Z efectivo* Z efectivo* Zefectivo* (1s) (2s) (2p) H (Z=1) 1,00 He (Z=2) 1,688 Li (Z=3) 2,691 1,279 B (Z=5) 4,680 2,576 2,421
  17. 17. Configuración electrónicaConfiguración electrónicaindica en qué orbitales se encuentran los electrones.Principio de Pauli“en un átomo no puede haber dos electrones con los 4 números cuánticos iguales”.Regla de Hund“cuando se agregan electrones a una subcapa a medio llenar, la configuración más estable es aquella que tiene el mayor número de e- solos en orbitales.
  18. 18. Modelo de Schrödinger (Actual)Este modelo es válido para explicar laconfiguración electrónica de los átomos. Por laconfiguración electrónica se deducen laspropiedades de los átomos, y en base a laspropiedades de los átomos se explican losenlaces que originan las distintas sustanciasquímicas.
  19. 19. Densidad de probabilidad de ubicación de un electrón paralos primeros niveles de energía.Luego de que Louis-Victor de Broglie propuso la naturaleza ondulatoria de lamateria en 1924, la cual fue generalizada por Erwin Schrödinger en 1926, seactualizó nuevamente el modelo del átomo. En el modelo de Schrödinger seabandona la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga quegiran en torno al núcleo. En vez de esto, Schrödinger describe a los electrones pormedio de una función de onda, el cuadrado de la cual representa la PROBABILIDADde presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad seconoce como orbital.La teoría atómica actual establece que el electrón tiene un comportamiento tanto deonda como de partícula, lo que se conoce como comportamiento dual onda/partícula.La teoría cuántica reafirma la teoría de Bohr señalando que los electrones se ubicanen distintos niveles de energía, la cual aumenta a medida que se alejan del núcleo.Cada nivel de energía tiene órbitas en las cuales se encuentra en movimiento unelectrón.

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