5.9: Mecánica cuántica
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Discutimos que los electrones están en órbitas, y parece que podemos decir dónde está un electrón en cualquier momento. Podemos dibujar imágenes de electrones en órbita, pero la realidad es que simplemente no sabemos exactamente dónde están. Vamos a echar un vistazo rápido a un área de la ciencia que incluso deja perplejos a los científicos. Cuando se le preguntó sobre la mecánica cuántica, Niels Bohr (quien propuso el modelo Bohr del átomo) dijo: “Cualquiera que no esté impactado por la teoría cuántica no lo ha entendido”. Richard Feynman (uno de los fundadores de la teoría cuántica moderna) declaró: “Creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende la teoría cuántica”. Entonces, hagamos un corto viaje a una tierra que desafía nuestro mundo cotidiano...
Mecánica Cuántica
El estudio del movimiento de objetos grandes como pelones de béisbol se llama mecánica, o más específicamente, mecánica clásica. Debido a la naturaleza cuántica del electrón y otras partículas diminutas que se mueven a altas velocidades, la mecánica clásica es inadecuada para describir con precisión su movimiento. La mecánica cuántica es el estudio del movimiento de objetos de tamaño atómico o subatómico y así demuestran la dualidad onda-partícula. En la mecánica clásica, el tamaño y la masa de los objetos involucrados efectivamente oscurece cualquier efecto cuántico, de manera que tales objetos parecen ganar o perder energías en cualquier cantidad. Las partículas cuyo movimiento es descrito por la mecánica cuántica ganan o pierden energía en las pequeñas piezas llamadas cuantos.
Uno de los principios fundamentales (y más difíciles de entender) de la mecánica cuántica es que el electrón es tanto una partícula como una onda. En el mundo macroscópico cotidiano de las cosas que podemos ver, algo no puede ser ambas cosas. Pero esta dualidad puede existir en el mundo cuántico de lo submicroscópico en la escala atómica.
En el corazón de la mecánica cuántica está la idea de que no podemos especificar con precisión la ubicación de un electrón. Todo lo que podemos decir es que existe una probabilidad de que exista dentro de este cierto volumen de espacio. El científico Erwin Schrödinger desarrolló una ecuación que trata de estos cálculos, que no vamos a perseguir en este momento.
Resumen
- La mecánica cuántica implica el estudio del material a nivel atómico donde se describe el movimiento de las partículas ganando o perdiendo las cantidades discretas llamadas cuantos.
- En la mecánica cuántica, los electrones existen simultáneamente como partícula y onda.
- Este campo se ocupa de las probabilidades ya que definitivamente no podemos localizar una partícula.
Revisar
- ¿Qué nos ayuda a entender la mecánica cuántica?
- ¿Cómo describe la mecánica cuántica a un electrón?
- Según la mecánica cuántica, no podemos especificar con precisión la ubicación de un electrón. Sin embargo, ¿qué podemos hacer para describir su ubicación?