El model de l'àtom

Tot i que el model va suposar un gran avenç i va patir algunes modificacions anys més tard amb la inclusió de la descoberta del neutró, Rutherford mateix era conscient que presentava diversos problemes: el col·lapse atòmic i els espectres atòmics.

Podem considerar Max Planck i Albert Einstein els pares de la Mecànica Quàntica.

D'acord amb la mecànica quàntica, Bohr va proposar un model nou basat en tres postulats:

El model de Bohr és capaç d'explicar els dos problemes del model de Rutherford, especialment, la interpretació dels espectres discontinus amb el segon i tercer postulat (no permet totes les òrbites possibles).

L'èxit d'aquest model és indiscutible. No obstant això:

• Només explica els espectres dels àtoms monoelectrònics o d'un sol electró, com ara H, He⁺, Li²⁺.

• No explica l'absència de col·lapse atòmic. Tan sols assumeix, amb el primer postulat, que aquest col·lapse no es produeix.

Aquesta és la llavor per al plantejament d'una nova proposta.

Que el model de Bohr predigui exactament els àtoms monoelectrònics indica que la quantització és un bon camí. L'extensió de la quantització de l'àtom a totes les seves magnituds va permetre obtenir el model quàntic de l'àtom.

Com a conseqüència d'aquest nou model va sorgir el principi d'incertesa de Heisenberg, que estableix la impossibilitat de determinar simultàniament la posició i la velocitat d'una partícula. És a dir, no se'n pot conèixer la trajectòria; únicament la probabilitat de trobar-la en un lloc determinat. El resultat d'aquest principi és el canvi del concepte d'òrbita pel d'orbital:

Aquests orbitals depenen de tres nombres quàntics Ψ(n, 𝓁, m_l):

Els orbitals s'anomenen utilitzant els primers dos nombres quàntics. Així, l'orbital 1s té n = 1, 𝓁 = 0 i els tres orbitals 3p tenen n = 3, 𝓁 = 1.

Hi ha un darrer nombre quàntic anomenat espín (s), propi de les partícules elementals com l'electró i sense semblança amb el món macroscòpic. Els electrons només poden tenir dos valors , i això condiciona que en un orbital només hi pugui haver dos electrons. Cadascun es representa amb una fletxa diferent, tal com es pot veure en la figura del marge.

Vegem com s'ordenen els electrons en aquests orbitals.

S'anomena configuració electrònica la manera com els electrons d'un àtom ocupen els diferents orbitals.

Com s'estableix? Per fer-ho, procedirem en tres passos: