¿Qué es el modelo mecánico cuántico?

También conocido como modelo cuántico, el modelo mecánico cuántico es un marco teórico de la física que permite describir las dinámicas del átomo y las partículas subatómicas de manera más precisa que los modelos anteriores: el modelo planetario del átomo y el modelo atómico de Bohr. El modelo mecánico cuántico se basa en los principios de la mecánica cuántica.

¿Qué es la mecánica cuántica?

La mecánica cuántica es una rama de la física que se ocupa del estudio de la naturaleza en sus escalas más pequeñas: la atómica y subatómica; así como de sus interacciones entre sí y con el entorno. Su nombre se debe a que, según sus preceptos, todas las formas de energía se liberan en unidades o paquetes llamados cuantos. Los cuantos pueden ser fermiones o bosones.

La mecánica cuántica no propone modelos deterministas y predictivos, como las ramas más clásicas y antiguas de la física, sino que introduce los conceptos de indeterminación y probabilidad. Sus cálculos son probabilísticos y estadísticos, y buscan predecir analíticamente la probabilidad precisa de eventos o resultados.

¿Qué es un átomo cuántico?

Un átomo mecánico cuántico (o mecano-cuántico) es el modelo de átomo que responde a los principios de la mecánica cuántica, y se basa en los postulados de Erwin Schrödinger, según los cuales los electrones pueden ser tratados como ondas de materia.

Conforme al principio de incertidumbre de Heisenberg, no es posible conocer tanto la energía como la posición de un electrón dentro del átomo. La ecuación de Schrödinger, Ĥψ=Eψ , da lugar a una serie de funciones de onda (ψ) útiles para el estudio del átomo y sus elementos. El cuadrado de la función de onda (ψ²) representa la probabilidad de encontrar un electrón en una región del átomo. La región de un átomo en la que hay probabilidad de que el electrón se encuentre el 90% del tiempo se conoce como orbital atómico.

El modelo mecánico cuántico del átomo se contrapone a:

• El modelo planetario, planteado por Ernst Rutherford, en 1911, que describía el átomo como un sistema planetario, con un núcleo central alrededor del cual girarían los electrones.
• El modelo atómico de Bohr, planteado por Niels Bohr, en 1913, se ubica a mitad de camino entre la física clásica y la cuántica. Es el primer modelo en proponer que los electrones únicamente pueden ocupar órbitas estables.

¿Cuáles son las aplicaciones del modelo mecánico cuántico del átomo?

El modelo mecánico cuántico del átomo ha sido fundamental para la investigación y desarrollo de tecnologías cuánticas en el campo de la química, la óptica, la computación y la física de partículas. Ha sido de utilidad para la simulación molecular y el desarrollo y la optimización de sistemas complejos.