La interacción entre un núcleo y los electrones está en la gravedad (sin considerar) y la electrostática. Debido a la electrostática, el núcleo atrae electrones. La fuerza que describe este proceso es
Lo que quiero decir es que la fuerza es "suave" dependiendo de la distancia: no parece una sinusoidal, quiero decir que no hay valores fuertemente marcados.
¿Por qué, entonces, el átomo tiene niveles de energía discretos y rectos?
Para simplificar para usted: una gran cantidad de electrones que pueblan, por ejemplo, las superficies de dos esferas ejercerán fuerzas entre sí tal como lo describe.
La imagen comienza a cambiar cuando nos enfocamos en cambio en el comportamiento de un solo electrón, y cambia completamente cuando confinamos ese solo electrón a un volumen muy pequeño de espacio, como por ejemplo cuando está orbitando cerca del núcleo de un átomo, bajo la influencia atractiva de los protones en ese núcleo.
Es entonces cuando descubrimos que el electrón, cuando está confinado de esta manera, no puede poseer ningún nivel de energía que desee, sino que se ve obligado a poseer energías que son discontinuas y discretas, y que podemos observar y medir como la llamada "línea". espectro" de ese átomo.
La mecánica cuántica se inventó para proporcionar una explicación de por qué esos niveles de energía eran discretos y una serie de otras cosas que los físicos habían descubierto pero que no podían explicar usando las herramientas que funcionaban bien para objetos grandes que constaban de billones de átomos.
La fuerza de Coulomb no solo es "suave" dependiendo de la distancia: no parece una sinusoidal, quiero decir que no hay valores muy marcados". En un experimento real de dos cargas macroscópicas bajo un potencial atractivo, habrá aceleración y un espectro radiante continuo, neutralizándose las dos cargas entre sí con grandes chispas.
En el nivel microscópico acorde con h, la constante de Planck, en lugar de que el electrón caiga sobre el protón con un espectro radiativo continuo y lo neutralice, se observan espectros discretos, no predecibles por las ecuaciones de Maxwell.
El modelo matemático clásico tuvo que ser modificado, primero con el átomo de Bohr, que postulaba órbitas estables, todavía pensando clásicamente, y luego con las soluciones de la ecuación de Schrödinger que se convirtió en la teoría de la mecánica cuántica, postulados y todo.
La diferencia introducida con la mecánica cuántica es que se trata de probabilidades, es decir, orbitales , y no de órbitas. Es una teoría predictiva que determina las probabilidades de encontrar un sistema en un estado específico. Estas probabilidades tienen una naturaleza de onda, se manifiestan en el experimento de doble rendija de una sola partícula a la vez, y en lo que respecta a los espectros, las funciones de onda dan las probabilidades para transición de una línea espectral a la otra.
Es un hecho observacional que hay niveles de energía discretos, y la mecánica cuántica los modela con éxito y predice correctamente otras innumerables observaciones posibles. Similar a la caída de una manzana: es un hecho observacional modelado por las leyes gravitatorias de Newton que predice con éxito todas las nuevas posibilidades de interacciones gravitatorias en su rango de validez.
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qmecanico
Emilio Pisanty