EL AMANECER DE LA MECÁNICA CUÁNTICA

A pesar de los avances alcanzados con el modelo atómico de Niels Bohr, este presentaba deficiencias cuando de deseaba explicar el espectro de átomos multielectrónicos (que posee más de un electrón), cuando hay interferencia, al igual que cuando se hallan dos o más ondas presentes. Esto llevó a otros científicos a suponer la existencia de estructuras dentro del átomo que los modelos anteriores no describían las que denominaron subniveles de energía. Debía crearse entonces una nueva teoría que conciliara el carácter de corpúsculo y de onda de electrones.

En 1924, el científico francés Louis de Brogle postuló que los electrones tenían un comportamiento dual de onda (moverse a cierta velocidad) y partícula (es una masa).

En 1927, Werner Heisenberg, ayudó a  entender la naturaleza del orbital, enunciando un principio, uno de los primeros en desarrollar la mecánica cuántica. A partir de un supuesto matemático que sugiere que sistemas tan pequeños como un electrón resulta imposible conocer en forma exacta y simultánea su velocidad y posición. Mientras mejor se conozca una de estas propiedades, más incierto es el conocimiento de la otra.

Por ejemplo, si una pelota de tenis es lanzada por un compañero dentro de una habitación, podrás determinar exactamente su posición y velocidad en un tiempo determinado, e incluso su energía. Sin embargo, si eta misma experiencia es realizado con una cabeza de alfiler, la determinación de su posición, velocidad y energía simultáneamente será una tarea bastante más compleja. No obstante, de algo si estarás seguro, la cabeza del alfiler no ha salido de la habitación. Por esta razón Heisenberg lo denominó  principio de incertidumbre, y se refiere a la incapacidad de determinar exactamente la posición, velocidad y energía, de manera simultánea, de un electrón dentro del átomo.

En 1927, los principios físicos para describir las ondas estacionarias, fueron conocidas cuando  Erwin Schrödinger decidió tratar el electrón considerando su comportamiento como onda y partícula, para ello propone una ecuación de onda específica denominada orbital.

Schrödinger establece una función compleja que al ser resuelta permite obtener una función de onda (ψ²) contiene la información que describe probabilísticamente el comportamiento del electrón en el átomo. Además, establece que la función de onda corresponde a la distribución de densidad electrónica, que es mayor cerca del núcleo y menor (exponencialmente) en la medida que nos alejamos del núcleo. Este hecho marca el inicio de la mecánica ondulatoria o mecánica cuántica.

Con la teoría de E. Schrödinger queda establecido que los electrones no giran en órbitas alrededor del núcleo tal como lo había propuesto N. Bohr, sino que en orbitales, que corresponden a regiones del espacio en torno al núcleo donde hay una alta probabilidad de encontrar a los electrones.

La distribución de los electrones alrededor del núcleo obedece a una serie de reglas o principios de la teoría mecanocuántica, que se traducen en un modelo matemático que reconoce tres números básicos llamados números cuánticos. Hay un cuarto número cuántico descubierto en 1925 por George Uhlenbeck y Samuel Goudsmit, llamado Espín.