¿Cuál es el modelo de estructura atómica actualmente aceptado? ¿Existe un modelo más reciente que el de Bohr o Bohr-Sommerfeld que haya sido observado por los físicos?

Answer 1

Sí, hay otros modelos que el construido por Bohr. Estos son más precisos y más correctos.

En la escuela secundaria, probablemente todos aprendimos acerca de las moléculas y los átomos. En tu libro de texto, es casi seguro que viste imágenes como estas:

Lo que se ve aquí es una representación simple de un átomo, con múltiples protones, neutrones y electrones. Los electrones orbitan alrededor del átomo, y los protones y neutrones se adhieren entre sí.

Este modelo es el modelo de Bohr. Esto es lo más aceptado (según los estándares diarios).

Este modelo es una explicación simple, para aquellos que realmente no se preocupan por la física, pero que están totalmente equivocados .

El modelo utilizado y aceptado por los científicos en estos días está hecho por Schrödinger. Schrödinger usó ecuaciones matemáticas para describir la probabilidad de encontrar un electrón en una posición determinada. Este modelo atómico es conocido como el modelo mecánico cuántico del átomo. Los electrones no se representaban como pequeñas bolas orbitando alrededor del núcleo, sino como una nube de electrones.

A diferencia del modelo de Bohr, el modelo mecánico cuántico no define la ruta exacta de un electrón, sino que predice las probabilidades de la ubicación del electrón. Donde la nube es más densa, la probabilidad de encontrar el electrón es mayor. Aquí hay una foto para ayudar a entender.

Por supuesto, el modelo de Bohr es más fácil de enseñar a los estudiantes de secundaria. Pero el modelo de Schrödinger es más matemático y más preciso que el de Bohr.

Gracias por leer, todas las ediciones y sugerencias son bienvenidas.

Answer 2

No es la teoría de Bohr, ni es la teoría de Bohr-Sommerfeld. Se les da crédito por preparar el escenario, pero sus dos teorías asumieron partículas puntuales. Las teorías creadas por Heisenberg y Schrödinger todavía se consideran correctas, aunque no pueden derivar la estructura “fina” porque no tienen en cuenta la relatividad. Las ecuaciones derivadas por Dirac hacen eso, y actualmente se acepta como correcta. Aunque, una vez más, hay mejoras que surgen al considerar el hecho de que los campos electromagnéticos están cuantificados; Por eso, dale crédito a Schwinger y Feynman.

La respuesta fundamental a su pregunta: Bohr y Bohr-Sommerfeld fueron aproximaciones útiles, pero vaya a la ecuación de Schrödinger para la teoría fundamentalmente correcta.

Answer 3

Esta es la simple vista de la estructura atómica desde una química introductoria.

Las partículas subatómicas.

Protones, neutrones y electrones. relativamente relativo chargeproton1 + 1neutron10electron1 / 1836-1

De hecho, los protones y los neutrones no tienen exactamente la misma masa; ninguno de ellos tiene una masa de exactamente 1 en la escala de carbono 12 (la escala en la que se miden las masas relativas de los átomos). En la escala de carbono 12, un protón tiene una masa de 1.0073, y un neutrón una masa de 1.0087.

El comportamiento de protones, neutrones y electrones en campos eléctricos.
¿Qué sucede si un haz de cada una de estas partículas pasa entre dos placas cargadas eléctricamente, una positiva y otra negativa? Los opuestos atraerán.
Los protones están cargados positivamente y, por lo tanto, se desviarían en una trayectoria curva hacia la placa negativa.

Los electrones están cargados negativamente y, por lo tanto, se desviarían en una trayectoria curva hacia la placa positiva.
Los neutrones no tienen carga, por lo que continuarían en línea recta.
Exactamente lo que sucede depende de si los haces de partículas entran en el campo eléctrico con las diferentes partículas que tienen las mismas velocidades o las mismas energías.

Si las partículas tienen la misma energía.
Si los haces de los tres tipos de partículas, todos con la misma energía, se pasan entre dos placas cargadas eléctricamente:

• Los protones se desvían en una trayectoria curva hacia la placa negativa.
• Los electrones se desvían en una trayectoria curva hacia la placa positiva.
  La cantidad de desviación es exactamente la misma en el haz de electrones que en el haz de protones si las energías son las mismas, pero, por supuesto, es en la dirección opuesta.
• Los neutrones continúan en línea recta.

Si el campo eléctrico era lo suficientemente fuerte, entonces los haces de electrones y protones podrían curvarse lo suficiente como para golpear sus respectivas placas.
Si las partículas tienen las mismas velocidades.
Si los haces de los tres tipos de partículas, todos con la misma velocidad , se pasan entre dos placas cargadas eléctricamente:

1. Los protones se desvían en una trayectoria curva hacia la placa negativa.
2. Los electrones se desvían en una trayectoria curva hacia la placa positiva.
3. Si los electrones y los protones viajan a la misma velocidad, entonces los electrones más ligeros se desvían mucho más que los protones más pesados.
4. Los neutrones continúan en línea recta.

Nota: ¡ Esto es potencialmente muy confuso! La mayoría de las fuentes de química que hablan de esto dan a uno u otro de estos dos diagramas sin ningún comentario en absoluto, no dicen específicamente que están utilizando energía constante o haces de velocidad constante. ¡Pero importa!
Si esto está en su plan de estudios, es importante que sepa qué versión esperarán sus examinadores, y es probable que no lo indiquen en el plan de estudios. Debería consultar en detalle las preguntas anteriores, los esquemas de calificación y los informes de los examinadores que puede obtener de sus examinadores si está realizando un programa de estudios en el Reino Unido.

En caso de duda, le sugiero que utilice la segunda versión (velocidad constante). En realidad, esto produce más información útil sobre masas y cargas que la versión de energía constante.

El núcleo
El núcleo está en el centro del átomo y contiene los protones y neutrones. Los protones y los neutrones se conocen colectivamente como nucleones.
Prácticamente toda la masa del átomo se concentra en el núcleo, porque los electrones pesan muy poco.
Trabajando los números de protones y neutrones.
No de protones = NÚMERO ATÓMICO del átomo
El número atómico también recibe el nombre más descriptivo del número de protones.
No de protones + no de neutrones = NÚMERO MASIVO del átomo
El número de masa también se llama el número de nucleón.
Esta información se puede dar simplemente en la forma:

¿Cuántos protones y neutrones tiene este átomo?
El número atómico cuenta el número de protones (9); el número de masa cuenta protones + neutrones (19). Si hay 9 protones, debe haber 10 neutrones para que el total sume 19.

El número atómico está vinculado a la posición del elemento en la Tabla periódica y, por lo tanto, el número de protones define de qué tipo de elemento está hablando. Entonces, si un átomo tiene 8 protones (número atómico = 8), debe ser oxígeno. Si un átomo tiene 12 protones (número atómico = 12), debe ser magnesio.
De manera similar, cada átomo de cloro (número atómico = 17) tiene 17 protones; Cada átomo de uranio (número atómico = 92) tiene 92 protones.

Isótopos
El número de neutrones en un átomo puede variar dentro de pequeños límites. Por ejemplo, hay tres tipos de átomos de carbono 12C, 13C y 14C. Todos tienen el mismo número de protones, pero el número de neutrones varía. protonsneutronsmass numbercarbon-126612carbon-136713carbon-146814

Estos diferentes átomos de carbono se llaman isótopos . El hecho de que tengan un número variable de neutrones no hace ninguna diferencia en absoluto a las reacciones químicas del carbono.

Los isótopos son átomos que tienen el mismo número atómico pero diferentes números de masa. Tienen el mismo número de protones pero diferentes números de neutrones.

Los electrones

Trabajando el número de electrones
Los átomos son eléctricamente neutros, y la positividad de los protones está equilibrada por la negatividad de los electrones. De ello se deduce que en un átomo neutro:
no de electrones = no de protones
Entonces, si un átomo de oxígeno (número atómico = 8) tiene 8 protones, también debe tener 8 electrones; Si un átomo de cloro (número atómico = 17) tiene 17 protones, también debe tener 17 electrones.

La disposición de los electrones.
Los electrones se encuentran a una distancia considerable del núcleo en una serie de niveles llamados niveles de energía. Cada nivel de energía solo puede contener un cierto número de electrones. El primer nivel (el más cercano al núcleo) solo tendrá 2 electrones, el segundo tiene 8, y el tercero también parece estar lleno cuando tiene 8 electrones.

Se puede pensar que estos niveles se alejan progresivamente del núcleo. Los electrones siempre ingresarán al nivel de energía más bajo posible (más cercano al núcleo), siempre que haya espacio.

Para resolver la disposición electrónica de un átomo.

• Busque el número atómico en la Tabla periódica, asegurándose de que elige el número correcto si se dan dos números. El número atómico siempre será el más pequeño.
• Esto le indica el número de protones y, por ende, el número de electrones.
• Ordena los electrones en niveles, siempre llenando un nivel interno antes de ir a uno externo.

Por ejemplo, para encontrar el arreglo electrónico en cloro.

• La tabla periódica te da el número atómico de 17.
• Por lo tanto hay 17 protones y 17 electrones.
• La disposición de los electrones será 2, 8, 7 (es decir, 2 en el primer nivel, 8 en el segundo y 7 en el tercero).

Los arreglos electrónicos de los primeros 20 elementos.
Después de esto, el patrón se modifica a medida que ingresa la serie de transición en la Tabla periódica.

Dos generalizaciones importantes.
Si miras los patrones en esta tabla:

• El número de electrones en el nivel externo es el mismo que el número de grupo. (Excepto en el caso del helio que tiene solo 2 electrones. Los gases nobles también suelen denominarse grupo 0, no grupo 8). Este patrón se extiende a lo largo de la Tabla periódica para los grupos principales (es decir, no incluye los elementos de transición).
  Entonces, si sabes que el bario está en el grupo 2, tiene 2 electrones en su nivel externo; El yodo (grupo 7) tiene 7 electrones en su nivel externo; El plomo (grupo 4) tiene 4 electrones en su nivel externo.

Diagramas de puntos y cruces
En cualquier curso de química introductoria, habrás encontrado las estructuras electrónicas de hidrógeno y carbono, por ejemplo, dibujadas como:
Nota: hay muchos lugares en los que todavía puedes usar este modelo del átomo en el nivel A. Es, sin embargo, una simplificación y puede ser engañosa. Da la impresión de que los electrones están rodeando el núcleo en órbitas como planetas alrededor del sol. Como verá cuando mire la vista de nivel A del átomo, es imposible saber exactamente cómo se mueven realmente.

Los círculos muestran niveles de energía, que representan distancias crecientes desde el núcleo. Podría enderezar los círculos y dibujar la estructura electrónica como un simple diagrama de energía.
El carbono, por ejemplo, se vería así:

Answer 4

La estructura del átomo es ahora un problema completamente resuelto , tanto que se puede aplicar el mismo modelo para describir completamente el comportamiento de las moléculas, en lugar de solo los átomos individuales, así como el comportamiento de los materiales sólidos.

El refinamiento principal desde Bohr-Sommerfeld es simplemente la aplicación de la mecánica cuántica adecuada al modelo de Bohr-Sommerfeld. Lo que sigue a continuación es un resumen del modelo de Bohr-Sommerfeld, sus debilidades, y una descripción de las principales mejoras utilizando la mecánica cuántica de pleno derecho.

Resumen del modelo atómico de Bohr-Sommerfeld

Tienes un átomo. El modelo de Bohr dice que:

• los electrones alrededor de este átomo siguen trayectorias específicas (llamadas órbitas) de manera que el momento angular se conserva y es igual a algún múltiplo entero de la longitud de onda del electrón [math] \ lambda [/ math]. En otras palabras, si [math] m, v, r [/ math] son ​​la masa, la velocidad y la distancia entre el núcleo y el electrón, la condición de Bohr para una ruta es [math] m \ cdot v \ cdot r = n \ lambda [/ math]
• Sólo se permiten las órbitas circulares.

Sommerfeld mejoró esto por:

• requiriendo que todos los momentos (¿momentos?) del sistema integrado sobre su coordenada respectiva deben ser iguales a algún múltiplo entero de la constante [matemáticas] h [/ matemáticas] de Planck.
• Por ejemplo, si [math] p_ {x} [/ math] es el único momento en la dirección [math] x [/ math], la condición de cuantización de Sommerfeld es [math] \ oint p_ {x} dx = nh [ / math], donde [math] \ oint [/ math] es una notación para un tipo especial de integral definida. Ejemplos de aplicación están aquí.
• Se permiten todos los caminos que satisfacen esta condición, no solo los circulares.

Debilidades

• Estos modelos solo funcionaron para hidrógeno y átomos parecidos a hidrógeno (átomos ionizados con la misma carga neta que el núcleo de hidrógeno).
• Incluso para estos casos especiales, no podría explicar algunos aspectos de su comportamiento. La estructura hiperfina (o pequeños cambios de energía observados en la energía real de una órbita), por ejemplo, era imposible de explicar con el modelo de Bohr-Sommerfeld.
• Finalmente, la teoría era muy arbitraria. ¿Por qué debería cuantificarse la integral del impulso sobre una coordenada? Se ajusta a los hechos, pero ese no es un lugar sólido para detenerse cuando se trata de responder preguntas más profundas sobre el átomo.

La resolución

Entrar en la mecánica cuántica.

En la mecánica cuántica, desechas la idea de las órbitas por completo. Los electrones ya no son partículas u ondas que tienen una posición o velocidad específica, sino que se describen por la raíz cuadrada de una distribución de probabilidad de posición llamada funciones de onda (sí, sé lo arbitrario que suena, pero créanme, hay una buena razón para esta). Por lo tanto, son incapaces de viajar alrededor del átomo en una ruta real, ya que no tienen una posición real.

En cambio, los electrones pueden ocupar estados de energía, lo que determina completamente el tipo de distribución de probabilidad que tienen. Estas energías están completamente determinadas por el potencial total y las energías cinéticas del sistema; matemáticamente, puedes obtenerlo resolviendo la ecuación de Schrödinger, que es una ecuación diferencial complicada. Si estás interesado en las matemáticas, puedes leer un ejemplo simple aquí.

Para obtener el modelo del átomo, usted:

• Resuelva la ecuación de Schrodinger en coordenadas esféricas con [math] V [/ math] como el potencial eléctrico entre el átomo y el electrón. También puede incluir interacciones más complicadas, como la fuerza magnética entre el protón y el electrón, si lo desea.
• Eso es.

La belleza de esto es que estas soluciones a la ecuación de Schrodinger te dicen (en su mayoría) todo lo que necesitas saber sobre cómo se comportan los electrones en el átomo.

Debido a que los electrones no tienen una posición definida, usted podría preguntarse cómo se verían los electrones cuando se encuentran en un estado de energía definido. A continuación puede ver imágenes de estos estados: las regiones coloreadas son donde la probabilidad de encontrar el electrón (para los expertos: la integral del módulo de función de onda al cuadrado) es superior al 90%. En deferencia a la mecánica clásica y nuestras viejas formas de pensar acerca de los electrones, llamamos orbitales a estos estados de energía.

Los famosos orbitales 1s, 2s, 3s, 3p… de un átomo de hidrógeno.

En las imágenes de arriba, notará una serie de números que etiquetan cada orbital. Estos se denominan números cuánticos y definen la naturaleza exacta de cada estado de energía. Vamos a repasarlos uno por uno:

1. El primero, el número cuántico más importante es n , el número cuántico principal con nombre apropiado. Este número cuántico determina la energía del estado; sin embargo, como verá rápidamente, hay mucho más en un estado que solo su energía.
2. El segundo número cuántico es [math] \ ell [/ math], el número cuántico azimutal. Solo puede tomar valores entre 0 y n . En otras palabras, si n = 2, los únicos valores aceptables de [math] \ ell [/ math] que corresponden a un estado real son [math] \ ell = 0,1 [/ math].

1. ¿Cuál es el significado de este número? Bueno, en gran parte, gobierna el momento angular orbital del electrón y, a su vez, determina la forma del orbital (en otras palabras, las regiones que se ven en las imágenes de arriba).

El tercer número cuántico es m, el número cuántico magnético. Está muy relacionado con [math] \ ell [/ math]: donde [math] \ ell [/ math] corrige el momento angular total, [math] \ m [/ math] corrige el momento angular a lo largo de la [math] z [/ math] -axis (o en realidad cualquier eje en particular). Obviamente, [math] m [/ math] solo puede tomar valores entre [math] – \ ell [/ math] y [math] \ ell [/ math] – lo que no es tan obvio es que solo puede tomar valores enteros .

1. Este número especifica qué suborbital ocupa un electrón. Usted lee ese derecho: los electrones pueden ocupar orbitales dentro de los orbitales. En la práctica real, por supuesto, esto solo significa que la forma se modifica aún más.

El cuarto y último número cuántico es el número cuántico de espín , que es algo único en el sentido de que no afecta en absoluto al orbital.

1. Para ser aún más precisos, el giro no es un número producido por la teoría orbital, es algo intrínseco a cada partícula. Para los electrones, solo puede tomar los valores [math] \ pm \ frac {1} {2} [/ math]; para objetos más exóticos, como fotones o colecciones de partículas, puede adquirir un rango de valores mucho mayor.
2. ¿Por qué eso importa? Lo veremos en un minuto.

Resoluciones de viejas paradojas

Todos los viejos problemas del modelo de Bohr-Sommerfeld desaparecieron:

• Este modelo funciona para todos los átomos, independientemente de lo que sean. Esto se debe a que el modelo original de Bohr no tuvo en cuenta la repulsión de electrón a electrón, mientras que el modelo moderno sí lo hace (¡simplemente agregue un potencial de repulsión a la ecuación de Schrödinger!)
• Explicó muy bien la estructura hiperfina.

El secreto estaba en el descubrimiento del giro cuántico, que ni siquiera Schrodinger conocía, y requiere un tratamiento completo que incluya la ecuación de Dirac, mucho más fundamental. El giro cuántico significa esencialmente que los electrones y los núcleos tienen un componente magnético , la interacción entre ellos conduce a pequeñas diferencias de energía entre algunos electrones en un orbital y otros.

El cambio resultante está muy bien explicado teóricamente.

Finalmente, la mecánica cuántica se encuentra entre las teorías más lógicas y directas de la física, tanto que los físicos llaman “recetas” a los cálculos de la mecánica cuántica. Es muy fácil saber cuándo estás en un trabajo de pies sólido en mecánica cuántica.

En muchos sentidos, fue el éxito de QM con la teoría atómica lo que llevó finalmente a su abrumadora popularidad. Antes de eso, simplemente estábamos tropezando en la oscuridad.

Haciéndolo todo intuitivo

La ecuación de Schrodinger y los cuatro números cuánticos resultantes están muy bien, pero estaríamos en un estado bastante lamentable si tuviéramos que buscar soluciones para las ecuaciones de Schröderer para cada pregunta. Además, resulta que muchas preguntas interesantes en química requieren algo más que una descripción de la estructura atómica: necesitan una descripción de cómo se comportan los electrones en esta estructura.

Para ello, por lo tanto, la química moderna admite tres extensiones fundamentales:

1. El principio de Pauli: no hay dos partículas de materia en el universo que puedan tener exactamente los mismos números cuánticos. En otras palabras, no puede tener dos electrones en el mismo orbital y suborbital con el mismo giro; deben tener giros diferentes para poder vivir en el mismo orbital.

1. Como solo hay dos valores posibles para el número cuántico de espín, como máximo dos electrones pueden ocupar un suborbital. Una vez que eso sucede, el suborbital se considera completo.

El principio de Aufbau: existe un ordenamiento distinto en el que los electrones pueden llenar orbitales ; o, un electrón elige el nivel de energía más bajo posible que aún no esté lleno .

1. En otras palabras, si comienzas con un átomo sin electrones y luego empiezas a agregar electrones uno por uno, los electrones no son libres de elegir en qué orbital quieren vivir, tienen que seguir ciertas reglas.
2. El diagrama de arriba enumera el orden de cada orbital al aumentar la energía. Así que vamos a usarlo: primero ponemos en un electrón. El estado de menor energía disponible es el orbital 1s, por lo que va allí. Ponemos otro electrón, esta vez con un giro diferente al primero, y encontramos que también entra en el orbital 1s sin problemas.
3. Ahora colocamos un tercer electrón, pero ahora estamos en problemas: el principio de Pauli nos impide poner más de dos electrones en un estado, por lo que tenemos que ponerlo en el siguiente estado más alto, que resulta ser 2s.
4. En eso va El orden es (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, …) – simplemente siga la primera flecha hasta que toque la cabeza, luego salte a la cola de la siguiente flecha.

3. Finalmente, está la regla de la multiplicidad máxima de Hund: si un electrón puede permanecer solo en su suborbital, intentará todo lo posible durante el mayor tiempo posible. En otras palabras, solo puede poner un electrón en cada suborbital de un orbital al principio; solo cuando se queda sin suborbital, puede comenzar a retroceder y emparejar cada electrón en cada suborbital.

1. La razón de esto se reduce a problemas de estabilidad: cuando se resuelven de esta manera, es menos probable que los electrones se muevan a otro orbital o suborbitario. Este es el método de máxima estabilidad.

Y eso es.

¡Felicidades! Ahora tienes una comprensión de la teoría moderna de la estructura atómica de un estudiante de secundaria.

Answer 5

El modelo actualmente aceptado para la química implica la superposición de orbitales. El orbital es una construcción extraña porque sentarse no está realmente bien definido y tiende a ser un poco de lo que quieres ser en un momento dado. Por lo tanto, la mayoría considera que se trata de una distribución de probabilidad, y cuando los orbitales se superponen, la densidad de probabilidad de los electrones aumenta entre el núcleo y actúa como un “pegamento” que mantiene la molécula unida. Esto puede parecer un poco exagerado, pero es esencialmente un modelo de “imagen” del concepto más riguroso presentado por Feynman en su artículo “Forces in Molecules”.

El problema con esta descripción proviene de las reglas de Woodward Hoffmann, en las que el signo del orbital se vuelve relevante, lo que significa que el orbital ahora es una función de onda, con el signo que da la fase. Entonces, el orbital se ha transformado en cierta medida en una solución de la ecuación de Schrödinger. Otros han señalado que la química no implica nada más que resolver esta ecuación, pero eso no es exactamente cierto porque la ecuación de Schrödinger no se puede resolver para ninguna molécula porque no se puede resolver para nada que involucre tres o más partículas independientes. La molécula de hidrógeno se puede resolver si se asume que los núcleos son fijos, lo que es una aproximación razonable, y de ahí en adelante, toda la química computacional de este tipo depende de suposiciones que deben validarse. Así, en su conferencia Nobel, Pople observó que para obtener las constantes de integración de los alcanos, usó más de 140 moléculas para validar sus integrales. Sin embargo, los químicos ahora sienten que estos modelos computacionales han resuelto los problemas de la química.

¿Ves algo malo con esa última afirmación? Bueno, los cálculos son tan opacos que los químicos nunca los evalúan. Es un poco como, “Confía en mí, sé lo que estoy haciendo”. El problema, en mi opinión, es que no lo hacen, y las ruedas pueden caerse. Un ejemplo: “Moran, D. y otros cinco. 2006. Los métodos teóricos populares predicen que el benceno y los arenos no son planos. J. Amer. Chem. Soc. 128 : 9342-9343″. Lo que sucedió aquí es que las “constantes” de la integración se han cambiado con el tiempo para lograr un mejor acuerdo con las nuevas moléculas, y las “constantes” de los nuevos cálculos no dieron acuerdo cuando se insertaron en los cálculos realizados previamente.

En mi opinión, hay un problema adicional, y es que la ecuación de Schrödinger solo se puede resolver para el hidrógeno, y se ASUME que todos los otros átomos usan las soluciones de hidrógeno, aunque sus energías no se parecen en nada a lo que se espera. Por lo tanto, el potencial de ionización del cesio es tan grande que se propone que los electrones sufran una detección deficiente del núcleo, y que el campo que ve el electrón externo es aproximadamente 3,2 veces la carga de un protón. Eso debería dar al cesio una fuerte afinidad de electrones. En realidad, tiene una afinidad de electrones tolerable pero no forma aniones de caeside. En lo que NO se acepta generalmente (de hecho, sospecho que casi nadie lo sabe) publiqué una alternativa: Miller, IJ 1987. La cuantificación de la constante de detección. Aust. J. Phys. 40 : 329 -346, en el que el problema desaparece con diferentes funciones de onda que son esencialmente superposiciones de varias posibilidades de las funciones de hidrógeno que no violan el Principio de Exclusión. Además, estos explican idealmente por qué la química del cobre es diferente de los elementos del grupo 1, a pesar del potencial de ionización del electrón 4s de cobre que se encuentra en algún lugar entre (de memoria) potasio y cesio. Lo he llevado un poco más lejos, y en mi interpretación de onda guiada de QM, el enlace químico se convierte ahora en una simple cuestión de contar las interacciones que conducen a componentes de ondas estacionarias y requieren que la acción permanezca cuantificada. Una consideración muy simple de primer orden del hidrógeno significa que usted duplica las interacciones entre los electrones y los núcleos, por lo que, por consideraciones anteriores, la energía de enlace es 1/3 de la energía de Rydberg. El acuerdo es bastante bueno. Se pueden encontrar más detalles en mi cuenta de las olas de Orientación, PERO recuerde, esto definitivamente no es generalmente aceptado.

Answer 6

A continuación se incluye un extracto del manuscrito titulado “Teoría de las singularidades y las partículas espaciales (SP) – La naturaleza y la estructura fundamental del espacio y las partículas subatómicas) que el autor acaba de presentar a la Revista Internacional de Física Teórica (Mahmoud Nafousi). .

A continuación se muestra el extracto de

3) Los bloques de construcción más elementales que conforman todo el universo.

Los físicos han estado cuestionando durante mucho tiempo las posibilidades de que todas las partículas subatómicas puedan estar hechas de partículas elementales incluso más pequeñas. La teoría de las singularidades y las partículas espaciales propone que en el corazón de todo el universo hay solo dos tipos de partículas de energía elementales últimas. Las diversas combinaciones y permutaciones de estas dos partículas elementales conducen a la creación de todas las partículas y antipartículas subatómicas conocidas y aún por descubrir. También son responsables de todos los Números Cuánticos teorizados utilizados para explicar el funcionamiento del universo físico.

Las dos partículas fundamentales de energía elemental son:

A) Energy Quanta (E Quanta, para una sola cadena de energía, E quantum).

E cuantos son cuerdas elementales idénticas de energía vibratoria que se mueven a la velocidad de la luz. Se mueven en un momento angular lineal o rotacional (orbital). Cada Quantum E tiene helicidad (un giro de momento angular (giro hacia la izquierda (LR) o derecho) (RL) que no depende de su vibración o momento angular orbital. Hay un número igual de LR y RL Energy quanta en el universo. Se conservan el número total de los quanta E y su helicidad.

Como referencia de la literatura actual: “La helicidad de una partícula es diestra si la dirección de su giro es la misma que la dirección de su movimiento. Es zurdo si las direcciones de giro y movimiento son opuestas. Helicidad es solo la proyección del giro en la dirección del momento lineal. Se conserva la helicidad ”. Para nuestros propósitos, nos referimos a Helicity solo para indicar el giro LR o RL de cada cuanto de energía.

Un número variable de estos cuantos de E con momento angular lineal se unen para formar diferentes fotones con distintos niveles de energía, de ahí que la ley E = h * f donde E es la energía, h sea la constante de Planck (o una sola cadena de energía) y f es la frecuencia (es decir, el número de cadenas en el fotón).

Por lo tanto, las distintas frecuencias de cualquier fotón están determinadas por el número de E Quanta enlazadas / unidas en una estructura similar a una cadena. Esto explica por qué todos los fotones de diferentes frecuencias / vibraciones viajan a la velocidad constante de la luz.

El fotón púrpura tiene miles de millones de veces más quanta E del fotón amarillo.

Cuanto mayor es el número de E quanta en un fotón, más comprimidos están dentro de ese fotón, lo que conduce a su mayor vibración / frecuencia más corta. El fotón tiene un giro de 1 y se cree que es su propia antipartícula. Esto implicaría que los fotones están hechos de una cadena de cuerdas E dobles hechas de helicity RL y LR.

Diferentes grupos de E quanta (con su momento angular de rotación / orbital) forman las diversas nubes de energía de todas las partículas de Fermion y otras subatómicas. El tejido vibrante y flexible del espacio también está hecho de la E quanta.

1. Energía elemental Singularidades / Spinners (canta).

En el núcleo de todas las partículas subatómicas de Fermion y el SP, hay Singularidades que giran en sentido horario o antihorario a la velocidad de la luz. Estas singularidades dan a las partículas subatómicas su carga eléctrica y son responsables de sus características intrínsecas de hilado. El cambio continuo de las ubicaciones y combinaciones de los hilanderos dentro de las partículas subatómicas determina la geometría y los movimientos de las diversas nubes de energía. Las diversas disposiciones de nubes de energía del SP son, en efecto, los campos de excitaciones de energía en los que se materializan todas las partículas subatómicas observables. Por ejemplo, las interacciones entre las partículas de Fermion cargadas con números enteros con el SP dan lugar a la mayor parte de la masa de los Quarks. Los fermiones vienen en 3 generaciones, según el modelo estándar, determinado por el número de sus hilanderos y el nivel de su nube de energía.

La mayor parte de la física puede explicarse en términos de:

A) El número de singularidades en cada partícula subatómica y la dirección de sus espines.

B) La cantidad de Energy Quanta y su helicidad (LR o RL gira).

C) La existencia de las partículas espaciales y sus interacciones continuas con los fermiones para crear los diversos campos de excitación de energía.

D) El papel de las partículas de Lepton (electrón, positrones, neutrinos y antineutrinos) en actuar como mediadores en la creación de la fuerza fuerte y la fuerza débil como resultado de la interacción de las partículas subatómicas con el SP.

Tabla de las partículas elementales responsables de la formación de todas las partículas subatómicas.

La siguiente tabla muestra el número de hilanderos para las 3 generaciones de partículas subatómicas.

¿Cuáles son las características clave de la vibrante E quanta y los Spinners?

Cada E Quantum (Cadena de Energía Elemental):

– Está en un estado de vibración continua.

– Tiene una cantidad mínima de nivel de energía idéntico equivalente a una constante de planck.

– Tiene un giro predeterminado hacia la izquierda (LR) o hacia la derecha (RL). Cada uno de estos giros se identifica como ½ giro. Las direcciones del giro del E-Quanta son determinantes de los números cuánticos. Sólo las partículas subatómicas con diferente helicidad intercambian sus singularidades y cambian a diferentes sabores.

– Adopta un momento angular lineal o rotacional. Por ejemplo, este cambio en el momento tiene lugar cuando los fotones son absorbidos o emitidos por electrones. Los fotones se comportan como si fueran partículas y antipartículas debido a este cambio en el momento.

– Siempre se encuentra en un gran grupo formando E quanta.

– Lleva los códigos de identidad y localización. Tales códigos son esenciales para las instantáneas de “tiempo actual” que forman la dimensión de tiempo. Esto también puede ofrecer una explicación racional al enigma del enredo (como veremos más adelante). Esta especulación está en línea con los códigos informáticos recientemente descubiertos, enterrados dentro de las matemáticas de la teoría de cuerdas.

– Nunca seas creado o destruido.

Cada Spinner (Singularidad)

– Gira en el sentido de las agujas del reloj (denominado carga positiva) o en el sentido contrario a las agujas del reloj (denominado carga negativa). Los hilanderos de diferente carga no se aniquilan entre sí.

– Cambie su posición dentro del núcleo de la partícula subatómica en respuesta a / debido a la interacción con los otros giradores, incluidos los de las Partículas Espaciales (SP).

– Tiene un radio de longitud planck y gira continuamente a la velocidad de la luz.

– Siempre se encuentra en compañía de otros hilanderos en un grupo de 6 o múltiplo de 6 como en el caso del SP o los fermiones de segunda y tercera generación. Seis es el único número que es tanto la suma como el producto de sus números positivos consecutivos (1,2,3). El quark up tiene una carga de 2/3 +, esto es en efecto una red de 4 hilanderos CW de los 6, [(5 spinners CW – 1 ACW) / 6].

– El giro de cada singularidad es equivalente a un segundo atómico, lo que le da al concepto Spacetime un significado visualizado. Cada segundo atómico es equivalente a un tiempo de Planck.

Otras posibles características de los hilanderos:

– Los hilanderos actúan como los motores que mantienen a todas las partículas subatómicas interactuando entre sí.

– Los diversos grupos de hilanderos, ubicaciones e interacciones llevan a cambios en la geometría de las nubes de energía de las diversas partículas subatómicas. Estas vibraciones / cambios en las nubes de energía del SP al interactuar con los Fermiones son, en efecto, los diversos campos de energía que impregnan todo el espacio.

– Se conservan el número total de los giradores y las direcciones de sus giros. Se dividen en partes iguales entre los que giran en el sentido de las agujas del reloj y los que giran en sentido contrario a las agujas del reloj.

– Los hilanderos desempeñan un papel clave en la determinación de los números cuánticos de partículas subatómicas.

Answer 7

El actual es el modelo mecánico cuántico que incorpora ideas de Schrödinger, Pauli, Heisenberg, etc. Tiene en cuenta muchas ideas diferentes. Es el modelo más aceptado y teóricamente correcto. Sin embargo, el modelo de Bohr es el más fácil de explicar para ciertas cosas. Por ejemplo, ¿por qué los gases nobles en su mayoría no reaccionan o por qué los metales tienen energías de ionización más bajas? Para los propósitos como este y para las tendencias periódicas, el modelo de Bohr lo hace muy fácil de explicar. Una vez que se entienden las ideas básicas, las personas pueden avanzar al modelo mecánico cuántico. El modelo de Bohr se ha vuelto más como una ‘analogía’ para explicar los conceptos básicos de la química. No usar el modelo de Bohr para enseñar es como esperar que los niños pequeños comiencen a escribir sin aprender los alfabetos (o los caracteres si el chino es su idioma).

Tenga en cuenta, sin embargo, que cada vez más colegios y certificados están enseñando el modelo mecánico cuántico. Estoy haciendo mi programa de Diploma IB y química de nivel superior es uno de mis temas. Hemos cubierto el modelo mecánico cuántico en gran medida. Así que los tiempos están cambiando. De todos modos, espero poder responder a tu pregunta!

Answer 8

La estructura de un átomo es la siguiente: es un núcleo muy pequeño rodeado por una nube de electrones que equilibra la carga nuclear. Esta nube tiene un diámetro promedio de aproximadamente 10000 veces el del núcleo.

El núcleo en sí está formado por nucleones, que son protones y neutrones. Estos están unidos entre sí en el núcleo a través de la “fuerza nuclear fuerte”, que en la teoría elemental está mediada por piones; En la teoría más avanzada, está mediada por los quarks en los nucleones. Pero si lo que te interesa es la estructura de un átomo, la teoría elemental es más que adecuada.

Debido al Principio de Incertidumbre de Heisenberg, ni los electrones individuales en la nube ni los nucleones en el núcleo tienen posiciones definidas. Incluso hay varias definiciones diferentes de ‘radio’ que se deben usar para cada una bajo diferentes problemas.

Answer 9

Un átomo es la unidad constituyente más pequeña de la materia ordinaria que tiene las propiedades de un elemento químico.
Cada átomo está compuesto por un núcleo y uno o más electrones unidos al núcleo. El núcleo está formado por uno o más protones y típicamente un número similar de neutrones (ninguno en el hidrógeno-1). Los protones y neutrones se llaman nucleones. Más del 99,94% de la masa del átomo está en el núcleo. Los protones tienen una carga eléctrica positiva, los electrones tienen una carga eléctrica negativa y los neutrones no tienen carga eléctrica. Si el número de protones y electrones es igual, ese átomo es eléctricamente neutral. Si un átomo tiene más o menos electrones que protones, entonces tiene una carga global negativa o positiva, respectivamente, y se llama ión.
En química y física atómica, una capa de electrones, o un nivel de energía principal, puede considerarse como una órbita seguida por electrones alrededor del núcleo de un átomo. La capa más cercana al núcleo se llama “shell 1” (también llamada “shell K”), seguida de la “shell 2” (o “shell L”), luego la “shell 3” (o “shell M”) , y así sucesivamente más y más lejos del núcleo. Las carcasas se corresponden con los números cuánticos principales ( n = 1, 2, 3, 4 …) o están etiquetadas alfabéticamente con letras utilizadas en la notación de rayos X (K, L, M, …).
Cada cubierta puede contener solo un número fijo de electrones: la primera cubierta puede contener hasta dos electrones, la segunda cubierta puede contener hasta ocho (2 + 6) electrones, la tercera cubierta puede contener hasta 18 (2 + 6 + 10) ) y así. La fórmula general es que la cubierta n th puede en principio contener hasta 2 ( n 2) electrones. [1] Dado que los electrones son atraídos eléctricamente hacia el núcleo, los electrones de un átomo generalmente ocuparán capas externas solo si las capas más internas ya tienen Se ha llenado completamente por otros electrones. Sin embargo, este no es un requisito estricto: los átomos pueden tener dos o incluso tres cubiertas externas incompletas.

Answer 10

La ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo es el modelo “más reciente”, es decir, si está hablando de la estructura electrónica (que es lo que cubre el modelo de Bohr). Ese sigue siendo el mejor modelo, especialmente después de incluir la relatividad (ver el trabajo de Pekka Pyykko).

Pero solo porque un modelo sea viejo, no significa que no sea útil. Aunque el modelo de Bohr no es terriblemente bueno, puede ser útil en algunos contextos cualitativos. Otros modelos de ese período de tiempo siguen siendo útiles (como el modelo de enlace de Lewis, que está completamente superado pero aún se usa como una taquigrafía).

Me gustaría señalar que la ecuación de Schrödinger también tiene casi un siglo de antigüedad.

Answer 11

Bueno, en el currículo escolar, el modelo sobre el que aprendemos cambia con el tiempo. En la escuela primaria, vemos el modelo de Rutherford, que es lo que mucha gente considera cierto, mientras que en realidad hay muchos problemas con él. Este es el modelo que se ve algo así:

También está el modelo Bohr, que también se enseña más tarde en la escuela secundaria. Este es un modelo más complejo que formaliza diferentes niveles de energía (orbitales) y habla sobre el espectro de emisión más con los electrones que cambian los orbitales. Ahora sabemos más sobre la mecánica cuántica y ahora se acepta más que en esta definición del átomo, ocurre un fenómeno cuántico. Esto significa que el estado del electrón es sólo una probabilidad. Por ejemplo, la posición de un electrón no es definitiva. Hay diferentes probabilidades de que pueda estar en cualquier parte del universo. Esto se conoce como superposición de electrones. Debido a esto, sabemos que no hay orbitales fijos o capas en el átomo. Más de las propiedades del átomo se explican a través de otros principios y teoremas, como el Principio de Incertidumbre de Heisenberg y las Ecuaciones de Schrödinger y Dirac. El Principio de Incertidumbre establece que no es posible conocer la velocidad y la posición de una partícula al mismo tiempo, solo una. Si nos referimos al electrón, podemos pensar en esto a través de la superposición y cómo debe medirse el electrón para encontrar una respuesta definitiva y deshacerse de las probabilidades. El Schrödinger relacionará el Hamiltoniano y la función de onda con una constante y la función de onda en los términos más simples. Podemos usar esto para encontrar la energía de estas partículas en la mecánica cuántica y determinar el estado cuántico. La ecuación de Dirac es lo mismo, pero tiene en cuenta la relatividad especial. Hay muchas más teorías y ecuaciones que describen este modelo, pero este modelo cuántico es ampliamente aceptado como el modelo del átomo.

Answer 12

La respuesta depende del significado de “estructura definida”. Si está buscando una geometría fija simple o un modelo mecanicista de átomos, la respuesta es clara: no. Sin embargo, la física cuántica proporciona una estructura de átomos bien definida, formada por varias partículas subatómicas con (en su mayoría) propiedades bien conocidas. La dificultad radica en el hecho de que algunas de estas propiedades no se alinean bien con nuestra experiencia cotidiana ordinaria. Las propiedades probabilísticas de los átomos y las partículas subatómicas en particular tienen poca analogía en nuestro universo “normal”, excepto, quizás, el tiempo de hoy.

Answer 13

Cuando di una charla en la Universidad Técnica Checa (ver Enlaces relacionados en Entender la física a través de la teoría cuántica de campos), mostré dos imágenes de un átomo. En uno, los electrones se mostraban como partículas en órbita; en el otro, se mostraban como un campo, es decir, una condición de espacio alrededor del núcleo. (En mi analogía con el color, uso el amarillo para indicar campos de electrones). Luego pedí un voto. Nadie votó por la imagen de partículas y cuatro personas (de 50) votaron por la imagen de campo. El resto no lo sabía! ¿¿Puedes creerlo??
El hecho es que incluso los físicos están confundidos por la paradoja de la onda-partícula, mientras que la teoría cuántica de campos, que describe un mundo hecho de campos y solo campos, se pasa por alto y se olvida en gran medida, a pesar de que resuelve las paradojas asociadas con la relatividad y la cuántica. Mecánica (incluyendo dualidad onda-partícula). Además, QFT puede ser entendido por cualquier persona inteligente.
Algunas personas se han opuesto a que yo “vendiera” mi libro sobre Quora, pero estoy en una misión: no para ganar dinero (que no lo haré) sino para contarle al mundo sobre QFT. Entonces, si desea conocer la respuesta de QFT a la pregunta y por qué tiene más sentido que la explicación de QM, eche un vistazo a mi libro. No necesitarás ninguna matemática. Al menos lea el Capítulo 1, que cuenta toda la historia y está disponible de forma gratuita en el sitio web mencionado anteriormente.

Answer 14

La estructura de un átomo se puede dividir en dos partes: el núcleo y la nube electrónica.

El núcleo se encuentra aproximadamente en el centro del átomo y está formado por dos partículas llamadas protones y neutrones, que están formadas por ciertas subpartículas llamadas quarks. Los protones y los neutrones son parte de un gran grupo de partículas llamadas hadrones (eso es lo que el Gran Colisionador de Hadrones usa en sus experimentos), y permanecen juntos gracias a la fuerza fuerte. El número de protones y neutrones varía según el elemento con el que estemos trabajando: el isótopo más común del calcio tiene 20 protones y 20 neutrones, mientras que el isótopo más común del uranio tiene 92 protones y 156 neutrones.

La nube electrónica es donde permanecen los electrones (a menos que haya algún tipo de reacción, pero esa es otra pregunta) que orbitan alrededor del núcleo. En su mayor parte, es imposible saber dónde está cada electrón, exactamente, debido al Principio de Incertidumbre de Heisenberg, pero tenemos una muy buena idea de la región donde se encuentran la mayor parte del tiempo: eso es lo que llamamos orbitales de electrones. En un átomo no ionizado, el número de electrones es el mismo que el de los protones, para asegurarse de que el átomo permanezca eléctricamente neutro.

Answer 15

Una vista alternativa; Un átomo consta de dos partes, núcleo y electrones en órbita. Los núcleos están estructurados por secciones circulares (de circunferencias diferentes) formadas por deuterones (cada deuterón se cuenta actualmente como un protón + un neutrón) dispuestos lado a lado alrededor de un eje central. Los núcleos de los átomos son de forma tubular. Los electrones orbitan alrededor del núcleo, cada electrón en fase con su correspondiente deuteron en el núcleo. Por lo tanto, cada átomo puede considerarse como hecho de dos estructuras tubulares, formando una forma esférica oblonga, un núcleo en el interior y una envoltura electrónica en el exterior. Los átomos muy pequeños pueden tener forma de disco, con dos anillos concéntricos. Para más detalles, consulte: Capítulo 13 de ‘MATERIA (Reexaminado)’.

Answer 16

El modelo de Bohr-Sommerfield no pudo cumplir con el principio de incertidumbre de Heisenberg ni fue capaz de explicar los espectros de especies de múltiples electrones. Además, la división de líneas espectrales en presencia de campos eléctricos y magnéticos era ambigua. El postulado de de Broglie para la naturaleza dual de las partículas microscópicas fue un contraste con este modelo.

La última estructura atómica se basa en el modelo mecánico cuántico de acuerdo con el principio de incertidumbre y la ecuación de onda de Schrodinger (cuya solución da los números cuánticos). Los números cuánticos definen todas las propiedades relacionadas con los electrones (o definen su dirección). La ecuación de onda define las coordenadas de los electrones en el espacio y su cuadratura define la probabilidad de encontrarlos.

Answer 17

El átomo es la materia más pequeña e indivisible que existe en el universo. Es extremadamente pequeño. El diámetro de un átomo está alrededor de un angstrom (es decir, 10 ^ -10m). Un átomo consiste principalmente en un protón (que está presente en el núcleo) y un electrón que gira alrededor del núcleo a una velocidad muy alta en capas de energía definidas.

Answer 18

Un átomo es la unidad constituyente más pequeña de la materia ordinaria que tiene las propiedades de un elemento químico. Everysolid, líquido, gas y plasma está compuesto de átomos neutros o ionizados. Los átomos son muy pequeños; Los tamaños típicos son alrededor de 100 picómetros (diez mil millones de un metro, en la escala corta).

Los átomos son lo suficientemente pequeños como para intentar predecir su comportamiento utilizando la física clásica, como si fueran bolas de billar, por ejemplo, que ofrecen predicciones notablemente incorrectas debido a los efectos del cántico. A través del desarrollo de la física, los modelos atómicos han incorporado principios cuánticos para explicar y predecir mejor el comportamiento.

Cada átomo está compuesto por un núcleo y uno o más electrones unidos al núcleo. El núcleo está hecho de uno o más protones y típicamente un número similar de neutrones. Los protones y neutrones se llaman nucleones. Más del 99,94% de la masa de un átomo está en el núcleo. Los protones tienen una carga eléctrica positiva, los electrones tienen una carga eléctrica negativa y los neutrones no tienen carga eléctrica. Si el número de protones y electrones es igual, ese átomo es eléctricamente neutral. Si un átomo tiene más o menos electrones que protones, entonces tiene una carga global negativa o positiva, respectivamente, y se llama ion.

Los electrones de un átomo son atraídos a los protones en un núcleo atómico por esta fuerza electromagnética. Los protones y neutrones en el núcleo son atraídos entre sí por una fuerza diferente, la fuerza nuclear, que generalmente es más fuerte que la fuerza electromagnética que repele los protones cargados positivamente entre sí. Bajo ciertas circunstancias, la fuerza electromagnética repelente se vuelve más fuerte que la fuerza nuclear, y los nucleones pueden ser expulsados ​​del núcleo, dejando atrás un elemento diferente: la desintegración nuclear que resulta de la transmutación innuclear.

La cantidad de protones en el núcleo define a qué elemento químico pertenece el átomo: por ejemplo, todos los átomos de cobre contienen 29 protones. El número de neutrones define el isótopo del elemento. El número de electrones influye en las propiedades magnéticas de un átomo. Los átomos se pueden unir a uno o más átomos por enlaces químicos para formar compuestos químicos como moléculas. La capacidad de los átomos para asociarse y disociarse es responsable de la mayoría de los cambios físicos observados en la naturaleza y es el tema de la disciplina de la química.

Answer 19

Si se está refiriendo a una estructura observada en 3D (espacial) aceptada por cristalógrafos, físicos teóricos, metalúrgicos o químicos, la respuesta es: No. No ahora, ni en los últimos 100 años. Linus Pauling realizó una investigación masiva hace muchos años y llegó a la conclusión de que nunca podría ser una estructura 3D electromagnética, química o mecánica estable que satisfaga las características más obvias de la observación o la teoría.

Answer 20

La estructura de los átomos consiste en:

Protones: ubicados en el núcleo, o el núcleo del átomo, los protones son partículas cargadas positivamente. El número de protones en un átomo te dice qué tipo de elemento es y su número atómico. Por ejemplo, los átomos de H (hidrógeno) tienen solo 1 protón cada uno, mientras que los átomos de He (helio) tienen 2 protones cada uno, y así sucesivamente.

Neutrones: los neutrones son partículas pesadas que también se encuentran en el núcleo de un átomo. No llevan ninguna carga, sin embargo, el número de neutrones puede determinar algunas propiedades químicas de un átomo. Algunos átomos del mismo elemento pueden tener diferentes números de neutrones (estos átomos se denominan isótopos) y, por lo tanto, sus propiedades son diferentes. Por ejemplo, algunos isótopos son radiactivos.

Electrones: los electrones son partículas ligeras con carga negativa que orbitan alrededor del núcleo de un átomo. Un átomo con 3 protones también tendrá normalmente 3 electrones para equilibrar su carga positiva. Los electrones son las partes interactivas de los átomos, y pueden unirse o reaccionar con otros átomos para formar enlaces químicos que producen moléculas. Si bien requiere poca energía para separar un electrón de un átomo, se necesita mucha más energía para separar un protón o neutrón del núcleo.