Definición
La mayoría de las veces, cuando las personas visualizan un átomo, piensan en un núcleo pequeño con carga positiva orbitado por electrones con carga negativa que viajan en caminos predecibles. Desafortunadamente, el movimiento de electrones es mucho más complicado que esto.
Hasta donde sabemos, los electrones pululan alrededor del núcleo de un átomo de una manera en su mayoría impredecible. En el mejor de los casos, los científicos pueden adivinar dónde es probable que estén los electrones en un momento dado. El comportamiento errático de los electrones se describe mejor mediante el modelo de nube de electrones. Por definición, la nube de electrones es el área alrededor del núcleo de un átomo donde es más probable que se encuentren los electrones.
Modelo
Esta imagen muestra un átomo de helio a nivel atómico. En el centro está el núcleo, que consta de dos protones y dos neutrones. Es muy pequeño, solo una milmillonésima parte de un milímetro. Rodeando el núcleo está la nube de electrones, una forma esférica que se extiende en las tres dimensiones desde el núcleo.
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Notarás que la nube de electrones no tiene un color uniforme; es más oscuro en el núcleo y gradualmente se aclara a medida que te alejas. Este gradiente de color se basa en la probabilidad de electrones , la probabilidad de encontrar un electrón en una ubicación determinada. En términos generales, las posibilidades de encontrar un electrón disminuyen a medida que se aleja del núcleo.
Teoría
Desde que John Dalton dio vida al modelo atómico a principios del siglo XIX, los científicos se han esforzado por comprender las complejidades de la estructura atómica. A mediados de la década de 1920, la investigación que respaldaba el modelo de nube de electrones comenzó a cobrar impulso cuando la física clásica no logró explicar fenómenos como cómo los electrones podían estar aparentemente en todas partes a la vez, o por qué los electrones no chocaban contra el núcleo cuando ganaban o perdían energía.
Modelo Sistémico: Definición, fortalezas y debilidades
La investigación realizada por Max Planck, Albert Einstein y Niels Bohr descubrió algunas propiedades inesperadas de la luz y la energía: la luz está compuesta de paquetes discretos de energía llamados cuantos , y la energía se comporta como una partícula y una onda. Los electrones son transmisores de energía, por lo que sus propiedades están indisolublemente ligadas a las de la luz y la energía. El comportamiento de la energía y los electrones a nivel atómico se denominó mecánica cuántica en honor a la unidad más pequeña de energía, un cuanto.
En años posteriores, los físicos Erwin Schrodinger, Werner Heisenberg y Louis de Broglie fueron pioneros en los esfuerzos por comprender y describir el comportamiento de los electrones. Werner Heisenberg demostró en el principio de incertidumbre de Heisenberg que es imposible conocer la ubicación y la velocidad de un electrón al mismo tiempo. Basándose en la teoría de De Broglie de que la materia podría exhibir propiedades ondulantes, Schrodinger desarrolló el concepto de función de onda , una función que da ubicaciones probables para un electrón dada la energía total del electrón. Cuando se compilan, los datos de las ecuaciones de Schrodinger se pueden usar para crear un diagrama de probabilidad de electrones, o la nube de electrones, para un átomo específico.
El modelo de nube de electrones se creó como un compromiso entre lo que los físicos entendían sobre el comportamiento de los electrones y lo que no entendían. Quizás surja un modelo más concreto del comportamiento de los electrones a medida que los físicos continúen explorando el mundo cuántico.
Resumen de la lección
Una nube de electrones representa el área alrededor del núcleo de un átomo donde es más probable que se encuentren los electrones. Es una esfera que rodea el núcleo microscópico, aunque a menudo se representa como un anillo en imágenes bidimensionales. La nube es más oscura en el núcleo y más clara más lejos, lo que representa que es más probable que los electrones se encuentren más cerca del núcleo que lejos de él.
La mecánica cuántica , la ciencia que explica cómo se mueven los electrones dentro de los átomos, se desarrolló a partir del trabajo de físicos como Max Planck, Albert Einstein y Niels Bohr, quienes descubrieron que la luz estaba formada por paquetes de energía discretos, llamados cuantos, que se comportaban como una partícula. y una ola.
¿Qué es un modelo de Comunicación Semántico?
Basándose en el trabajo de los físicos Louis de Broglie y Werner Heisenberg, Erwin Schrodinger desarrolló ecuaciones que daban ubicaciones probables para los electrones según su nivel de energía. Estas ecuaciones, aplicadas a cada electrón que orbita el núcleo, producen la forma de la nube de electrones.
Terminología destacada
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| Nube de electrones | el área alrededor del núcleo de un átomo donde es más probable que se encuentren electrones |
| Probabilidad de electrones | la probabilidad de encontrar un electrón en un lugar determinado |
| Quanta | paquetes discretos de energía |
| Mecánica cuántica | comportamiento de la energía y los electrones a nivel atómico |
| Principio de incertidumbre de Heisenberg | Heisenberg teorizó que es imposible conocer la ubicación y la velocidad de un electrón al mismo tiempo. |
| Función de onda | función que da ubicaciones probables para un electrón dada la energía total del electrón |
Los resultados del aprendizaje
Avanza en esta lección a tu propio ritmo y luego intenta:
- Definir una nube de electrones y caracterizar su apariencia.
- Nombra algunos de los científicos famosos que estudiaron este fenómeno.
- Reconocer el significado del término ‘mecánica cuántica’
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