Teoría cuántica de los átomos
La mecánica cuántica es un potente método de la física moderna para describir los movimientos y las interacciones de las partículas a pequeña escala, como los átomos. A menudo, las ideas que subyacen a la mecánica cuántica pueden parecer bastante extrañas. Otros temas de la física, como la mecánica o la óptica, pueden observarse en el mundo físico macroscópico, pero el microscópico mundo del comportamiento cuántico no es fácil de entender. Una característica fundamental del comportamiento cuántico es que, incluso teóricamente, es imposible medir un sistema sin alterarlo. Un gran ejemplo de este comportamiento es el efecto fotoeléctrico. Un problema fundamental del modelo de Bohr es que trata los electrones como partículas que existen en órbitas definidas de manera precisa. Basándose en la idea de Broglie de que las partículas pueden mostrar un comportamiento ondulatorio, el físico austriaco Erwin Schrödinger teorizó que el comportamiento de los electrones dentro de los átomos puede explicarse si se los trata matemáticamente como ondas de materia. Este modelo, que es la base de la concepción moderna del átomo, se conoce como «modelo mecánico cuántico» o «modelo mecánico ondulatorio».
Números cuánticos
Para describir el movimiento y las trayectorias de cada electrón dentro de un átomo, se utilizan cuatro números cuánticos. Por tanto, cada electrón del átomo tiene un grupo de números cuánticos único. Los números cuánticos designan capas, subcapas, orbitales y espines específicos de los electrones. Jerárquicamente, cada capa contiene una o más subcapas, y cada una de estas se compone de uno o más orbitales atómicos.
Número cuántico principal: n
El número cuántico principal describe la distancia más probable entre los electrones y el núcleo; cuanto mayor es el número n, más alejado está el electrón del núcleo. El tamaño del orbital afecta al tamaño del átomo. n puede ser cualquier entero positivo a partir del 1. El valor de n designa la capa principal del electrón.
Número cuántico del momento angular orbital: l
El número cuántico del momento angular orbital determina la forma de dicho orbital. Cada valor de l indica una subcapa específica. A diferencia de n, el valor de l puede ser cero. También puede ser un entero positivo, pero no puede ser mayor que el número cuántico principal menos uno (n-1).
Número cuántico magnético
El número cuántico magnético determina el número de orbitales y su orientación dentro de una subcapa. Su valor depende del número cuántico del momento angular orbital, l.
Número cuántico espín
El número cuántico espín no depende de ningún otro número cuántico. Designa la dirección del espín y puede ser +1/2, representado por ↑, o –1/2, representado por ↓.