7.9 : O Modelo Mecânico-Quântico de um Átomo

Recorde-se que a natureza da partícula e a natureza da onda de um elétron, e, por extensão, a sua posição e velocidade, são propriedades complementares. Da mesma forma, uma vez que a energia cinética é uma função da velocidade, a posição e a energia são também propriedades complementares. Portanto, para um elétron com uma energia bem definida, a sua posição é conhecida com menos precisão.

Em vez disso, a posição do elétron é descrita pela densidade de probabilidade de um elétron que traça a probabilidade de encontrar um elétron a uma energia específica. Nesta representação, é provável que o elétron esteja mais próximo do núcleo do átomo do que muito longe dele. As energias e a distribuição de probabilidade de um elétron são matematicamente derivadas através da resolução da Equação de Schrӧdinger Schrӧdinger, que integra tanto a natureza-onda como a natureza-partícula do elétron.

Aqui, E é a energia real do elétron, H é um operador matemático e psi é uma função de onda. A resolução da equação de Schrӧdinger produz muitas funções possíveis das ondas. No entanto, é o quadrado da função de onda, psi-quadrado, que representa a densidade de probabilidade dos elétrons.

A densidade de pontos é proporcional à probabilidade por unidade de volume de localização do elétron numa determinada posição. Uma parcela de psi-quadrado com respeito a r a distância a partir do núcleo do átomo mostra onde é mais provável que o elétron exista num átomo. Quanto maior for o valor de psi-quadrado, maior é a probabilidade de encontrar o elétron.

Este mapa em particular representa a densidade de probabilidade do hidrogênio, que tem 1 elétron. A região tridimensional onde há a maior probabilidade de encontrar um elétron de energia específica é chamado de orbital. As orbitais têm formas variadas, desde esféricas a mais complexas, dependendo dos valores dos números de quantum.

Estas orbitais não são as mesmas que as órbitas que foram inicialmente descritas por Bohr no seu modelo atómico. No modelo de Bohr, as órbitas representam os níveis de energia quantificada. Assim, o modelo mecânico quântico do átomo, que se baseia em probabilidades, é a representação mais contemporânea da estrutura atómica.

Proporciona uma representação mais precisa do átomo descrevendo a densidade de probabilidade dos elétrons como uma nuvem'de elétrons que rodeia o núcleo.