¿En los principios de qué se basa el modelo atómico moderno?

Escrito por John Papiewski ; última actualización: February 01, 2018
Los principios de la mecánica cuántica definen las teorías atómicas modernas.

Las ideas originales detrás de los átomos vinieron de los antiguos griegos, principalmente del filósofo Demócrito. Los científicos no realizaron experimentos detallados con los átomos hasta el comienzo del siglo XX y lo que descubrieron desafiaba al sentido común. La energía no viene en cantidades continuas, sino en paquetes por separado. La materia sólida tiene una longitud de onda igual que la luz. Estas y otras ideas forman el modelo atómico moderno basado en los principios de la mecánica cuántica.

Principio de exclusión de Pauli

El físico Wolfgang Pauli descubrió que determinadas partículas dentro del átomo, llamadas fermiones, ocupan estados únicos. Dos electrones, por ejemplo, no pueden compartir el mismo estado; ambos tienen que encajar en espacios de energía bien definidos. Los átomos complejos, como el aluminio, tienen muchos electrones organizados en órbitas adyacentes y en capas.

Principio de la incertidumbre de Heisenberg

Si ves un lápiz en tu escritorio, parece que estuviera completamente quieto. Sabes exactamente dónde está y si se mueve o no. A nivel atómico, la certeza sobre la posición y el movimiento choca contra un límite. Si iluminas un átomo para observarlo, la energía en la luz lo sacude. Puedes saber con seguridad dónde está o cómo se mueve, pero no ambas cosas a la vez. Werner von Heisenberg formuló este principio en ecuaciones matemáticas.

Ondas de materia de De Broglie

Los objetos diminutos del átomo, como los protones y los electrones, tienen propiedades como las de las ondas que los científicos tienen en cuenta cuando realizan los experimentos. En la década de 1920, Loius de Broglie aplicó ecuaciones de ondas a la materia en un intento de explicar el comportamiento de los electrones. Las ideas funcionaron bien y se aplicaron a todas las formas de materia, incluyendo los protones, neutrones y átomos enteros. Al igual que las ondas, pueden experimentar una difracción e interferencia. Si bien los objetos diarios de gran tamaño comparten esta propiedad, las ondas son extremadamente pequeñas. Los objetos pequeños, por otro lado, tienen longitudes de ondas grandes relativas a su tamaño.

Fotones

Los electrones de un átomo pueden ocupar sólo un estado de energía a la vez, pero éstos pueden saltar de un estado a otro absorbiendo o liberando energía. Absorben y liberan haces de energía discretos que se conocen como fotones. La luz se presenta como una variedad de colores y formas continuas porque sueles observar un gran desborde de fotones. Si te vas a una habitación oscura y dejas que tus ojos se ajusten, notas que la luz parece veteada. Esto se produce porque el ojo siente los fotones individuales.

Sobre el autor

Chicago native John Papiewski has a physics degree and has been writing since 1991. He has contributed to "Foresight Update," a nanotechnology newsletter from the Foresight Institute. He also contributed to the book, "Nanotechnology: Molecular Speculations on Global Abundance."

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