PRINCIPIOS DE LA MECÁNICA CUÁNTICA

En 1924,  el francés Victor de Broglie publicó su tesis doctoral, en la que desarrollaba la hipótesis de que las partículas de materia podían presentar un comportamiento ondulatorio.  De Broglie se inspiró en el trabajo de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico, en el que la luz estaba formada por pequeños corpúsculos llamados fotones, cuya energía era  hν .  Si un fenómeno claramente ondulatorio como la luz tenía ese comportamiento corpuscular, quizá fuera posible que las partículas de materia tengan un comportamiento ondulatorio. Louis de Broglie propusó en 1924 que la materia también debería poseer propiedades tanto ondulatorias como corpusculares. Para confirmar la hipótesis de Broglie, se puede pensar en un experimento de difracción de electrones.   En un experimento con ondas viajeras, se puede interponer ante estas una pantalla con dos rendijas. El resultado es que las ondas secundarias producidas por ambas rendijas...

En mecánica cuántica el principio de indeterminación de Heisenberg o principio de incertidumbre de Heisenberg afirma que no se puede determinar, simultáneamente y con precisión arbitraria, ciertos pares de variables físicas, como son, por ejemplo, la posición y el momento lineal de un objeto dado. Este Principio supone un cambio básico en nuestra forma de estudiar la Naturaleza, ya que se pasa de un conocimiento teóricamente exacto (o al menos, que en teoría podría llegar a ser exacto con el tiempo) a un conocimiento basado sólo en probabilidades y en la imposibilidad teórica de superar nunca un cierto nivel de error. El principio de indeterminación es un resultado teórico entre magnitudes conjugadas (posición – momento, energía-tiempo, etcétera). Un error muy común es decir que el principio de incertidumbre impide conocer con infinita precisión la posición de una partícula o su cantidad de movimiento. Esto es falso. El principio de incertidumbre nos dice que no podemos medi...

Aunque el postulado de Broglie es correcto, no es todavía una teoría completa del comportamiento de una partícula, pues no se conoce la ecuación que rige la propagación de la onda piloto. Por eso pudimos analizar la propagación de la onda piloto únicamente en el caso de una partícula libre y no sabemos aún como tratar una partícula sometida a fuerzas. Falta, además, una relación cuantitativa entre la onda y la partícula, que nos diga de qué forma la onda determina la probabilidad de observar la partícula en un determinado lugar. La ecuación de Schrödinger es la ley fundamental de la mecánica cuántica no relativista, teoría física que se ocupa de aquellos fenómenos que acontecen a escalas microscópicas del orden de la constante de Planck. Por citar solo algunos campos de aplicabilidad, esta ecuación reviste especial interés en microelectrónica, criptografía y teoría y diseño de dispositivos semiconductores. La ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo explica, a través de la...

La ecuación anterior puede factorizarse de esta forma   Lo cual sugiere soluciones de la forma F(x+ct)+G(x-ct). Es posible demostrar que la expresión anterior es la solución general para esta ecuación. Si hacemos el siguiente cambio de variables m = x + ct ; h = x - ct Las derivadas parciales se transforman así La segunda derivada es Sustituyendo en la ecuación de ondas Cuya solución general es

Para entender la Química en su verdadero sentido es necesario conocer la forma como los electrones están arreglados dentro del átomo y entender también el cómo y el porqué del enlace y la reactividad, para ello, debes conocer primero el cómo y el porqué de la estructura electrónica, esto se puede hacer con los números cuánticos. Los números cuánticos son variables involucradas en la ecuación de onda de Schrödinger. Dependiendo de los valores de los números cuánticos, se obtienen diferentes soluciones para la ecuación de onda. Estas soluciones permiten conocer los lugares de máxima probabilidad para ubicar a un electrón dentro de un átomo. Los números cuánticos obtenidos de la ecuación de onda son cuatro: El número cuántico principal. El número cuántico secundario, también llamado número cuántico azimutal o número cuántico de momento angular. El número cuántico magnético.  El número cuántico spin Número Cuántico Principal El número cuántico principal, se d...

Los orbitales atómicos son aquellas regiones del átomo definidas por una función de onda para los electrones. Las funciones de onda son expresiones matemáticas obtenidas de la resolución de la ecuación de  Schrödinger . Estas describen el estado energético de uno o más electrones en el espacio, así como la probabilidad de encontrarlo.   Tipos Orbitales s Los números cuánticos l=0, y ml=0 (además de sus componentes radial y angular) describen un orbital con forma esférica. Este es el que encabeza la pirámide de orbitales de la imagen inicial. Asimismo, tal como se aprecia en la imagen de los nodos radiales, puede esperarse que los orbitales 4s, 5s y 6s, tengan tres, cuatro y cinco nodos. Se caracterizan por ser simétricos y sus electrones experimentan una mayor carga nuclear efectiva. Esto se debe a que sus electrones pueden penetrar capas internas y rondar muy cerca del núcleo, el cual ejerce una atracción positiva sobre ellos. Por lo tanto, exist...