Capítulo 2: Electrones y Orbitales
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Aun cuando articulaba su modelo planetario del átomo, Rutherford era consciente de que había serios problemas con él. Por ejemplo porque las cargas similares se repelen y a diferencia de las cargas atraen, no estaba del todo claro por qué los múltiples protones en los núcleos de elementos más pesados que el hidrógeno no se repelían entre sí y causaban que los núcleos se fragmentaran. ¿Qué les permite estar tan cerca el uno del otro? Por otro lado, si los electrones orbitan el núcleo como planetas alrededor del Sol, ¿por qué no se repelen entre sí, dando lugar a órbitas bastante complejas y presumiblemente inestables? ¿Por qué no son expulsados espontáneamente y por qué la atracción electrostática entre el núcleo cargado positivamente y los electrones cargados negativamente no da como resultado que los electrones cargados negativamente caigan en el núcleo cargado positivamente? Suponiendo que los electrones se mueven alrededor del núcleo, están constantemente acelerando (cambiando de dirección). Si conoces tu física, reconocerás que (según lo establecido por J.C. Maxwell — ver abajo) un objeto cargado emite radiación al acelerar. [1] A medida que el electrón orbita el núcleo esta pérdida de energía lo conducirá a una espiral hacia el núcleo —tal átomo no sería estable. Pero, como sabemos, la mayoría de los átomos son generalmente bastante estables.
¡Tantas preguntas y tan pocas respuestas! Claramente al modelo de Rutherford le faltaba algo importante y asumió algo que no puede ser cierto con respecto a las fuerzas dentro del núcleo, las propiedades orbitales de los electrones y las atracciones entre electrones y protones. Completar esta imagen nos lleva al extraño mundo de la mecánica cuántica.
Miniatura: hidrógeno y carbono unidos covalentemente en una molécula w:de metano. (CC BY-SA 2.5; DynaLast vía Wikipedia)