Densitometría de nube de electrones
La densitometría de nube de electrones es una tecnología interdisciplinaria que utiliza los principios de la mecánica cuántica mediante el efecto de desplazamiento del haz de electrones . El efecto es que el haz de electrones que atraviesa la nube de electrones , de acuerdo con el principio general de superposición del sistema, cambia su intensidad en proporción a la densidad de probabilidad de la nube de electrones . Da una visualización directa de las formas individuales de átomos , moléculas y enlaces químicos .
La idea de que la materia está formada por unidades discretas es muy antigua. Demócrito ( c. 460– c. 370 a. C.) llamó a estas unidades átomos . Enseñó que los átomos eran infinitos en número, increados y eternos, y que las cualidades de un objeto resultan del tipo de átomos que lo componen. [2] [3] [4]
En 1924, Louis de Broglie propuso que todas las partículas en movimiento, en particular las partículas subatómicas como los electrones, exhiben cierto grado de comportamiento ondulatorio. Erwin Schrödinger , fascinado por esta idea, exploró si el movimiento de un electrón en un átomo podría o no explicarse mejor como una onda que como una partícula. La ecuación de Schrödinger , publicada en 1926, [5] describe un electrón como una función de onda en lugar de una partícula puntual. Este enfoque predijo con elegancia muchos de los fenómenos espectrales que el modelo de Bohr no logró explicar. Uno de sus críticos, Max Born, propuso en cambio que la función de onda de Schrödinger no describía la extensión física de un electrón (como una distribución de carga en el electromagnetismo clásico), sino que daba la probabilidad de que un electrón, cuando se midiera, se encontrara en un punto particular. [6] Esto reconcilió las ideas de electrones ondulatorios y corpusculares: el comportamiento de un electrón, o de cualquier otra entidad subatómica, tiene aspectos tanto ondulatorios como corpusculares . [7] La declaración matemática precisa del principio de incertidumbre de posición-momento se debe a Earle Hesse Kennard , Wolfgang Pauli y Hermann Weyl . [8] [9]) Esto invalidó el modelo de Bohr, con sus órbitas circulares ordenadas y claramente definidas. El modelo moderno del átomo describe las posiciones de los electrones en un átomo en términos de probabilidades. Un electrón se puede encontrar potencialmente a cualquier distancia del núcleo, pero, dependiendo de su nivel de energía y momento angular , existe con más frecuencia en ciertas regiones alrededor del núcleo que en otras; este patrón se conoce como su orbital atómico . [10] Las formas de los orbitales atómicos se encuentran resolviendo la ecuación de Schrödinger; sin embargo, se conocen soluciones analíticas de la ecuación de Schrödinger para muy pocos modelos hamiltonianos relativamente simples, incluido el átomo de hidrógeno . Incluso elEl átomo de helio , que contiene solo dos electrones, ha desafiado todos los intentos de un tratamiento completamente analítico.
El modelo de pudín de ciruelas es el primer modelo de una forma de átomo. Este modelo es propuesto por JJ Thomson en 1904. [13] , poco después del descubrimiento del electrón. En 1911, Ernest Rutherford , un experimento de dispersión de partículas alfa demostró que una sustancia con carga positiva se concentra en el núcleo, que es al menos 3.000 veces más pequeño que el tamaño de un átomo. Erwin Schrödinger , Werner Heisenberg y otros condujeron al pleno desarrollo de la mecánica cuántica a mediados de la década de 1920, que mostraba el movimiento de rotación de los electrones ligeros alrededor de un núcleo pesado. Los electrones llenan todo el volumen del átomo. A este respecto,Richard Feynman [14] propuso considerar un átomo en forma de nube, cuya densidad de nube de electrones es proporcional a la densidad de probabilidad de observar el electrón. Por lo tanto, la "imagen" de un átomo es un núcleo rodeado por una "nube de electrones".
