Otras carreras Cómo imaginar el electrón en un orbital.

[SNEIDER]

[FONT=Times New Roman]Mis conocimientos de Física y Química no pasan de los de un primer curso de ingeniería técnica.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]En su momento estudié con interés ambas asignaturas, y una de las cosas que más frustración me produjo fue y sigue siendo averiguar cómo debo interpretar un electrón en un orbital atómico.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]No hablo de entrar en formulaciones físico-matemáticas, sino de cómo debo ‘imaginarme’ el electrón dentro de ese orbital.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Gráficamente veo unas superficies tridimensionales con distintos aspectos geométricos: esferas, relojes de arena, donuts, etc.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Os pido que nos centremos en el átomo de hidrógeno; más concretamente, en uno de sus isótopos: el protio, con 1 sólo protón y 1 sólo electrón.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Su orbital es esférico, con centro en el propio núcleo.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Se dice que el orbital representa gráficamente el lugar en el que se encuentra el electrón con una probabilidad del 90 %. Sé que la probabilidad depende también de la distancia al núcleo, y que en algunos orbitales hay nodos donde la probabilidad de hallar el electrón es 0.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Yo lo que pregunto es cómo debo imaginarme el electrón dentro de esa nube esférica 1s cuando le toque estar dentro de ella. Hablo del átomo de hidrógeno.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Parece ser que considerarlo como un punto material no tiene sentido, aunque luego se hable de la masa del electrón, lo que me desconcierta.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]¿Debo interpretarlo como una radiación, como una onda que se mueve alocadamente la mayor parte del tiempo en esa zona del espacio llamada orbital, sin que sea necesariamente un fotón?[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Si no es exactamente una partícula material ni una radiación, ¿qué se supone qué es y cómo debo imaginar ese ‘algo’ que se halla en determinada zona del espacio al que llamamos orbital?[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Gracias. [/FONT]

[carroza]

Re: Cómo imaginar el electrón en un orbital.

Hola.

Tu pregunta corresponde a la interpretación probabiliística de la función de onda.

Un electrón es una partícula material. No obstante, a diferencia de las partículas clásicas, que siempre tienen una posición y una velocidad determinada, el electrón, como partícula cuántica, no puede tener, a la vez, posición y velocidad fijas.

Un electrón en un orbital no tiene una posición fija. Puede estar en todos los puntos, y las zonas más probables son las que se visualizan con los orbitales.

[SNEIDER]

Re: Cómo imaginar el electrón en un orbital.

Agradezco la respuesta, aunque si te soy sincero me deja prácticamente igual que cuando formulé la pregunta. Que no se me tome por ingrato; tan sólo expreso mi sentir, y eso no debe rivalizar con mi más profundo agredecimiento por haberme dedicado una respuesta. Gracias por encima de todo.

Hace unos días, en plenas vacaciones, tuve la fortuna de dar con un profesor de física. Le formulé la misma pregunta, y me respondio algo que al menos me aclara alguna cosa.

Me comentó que no hay forma de imaginarse cómo es un electrón, que tan sólo podemos hacer descripciones matermáticas de una realidad que no pueden detectar nuestros sentidos, y que con ayudas de máquinas y demás artefactos tan sólo podemos ver resultados que a su vez confirman o desprestigian el modelo matemático que pretende expresar su comportamiento.

Empleó un símil. Me dijo: imagina que los humanos fueramos ciegos e incapaces de ver la trayectoria de un misíl, pero que fueramos capaces de ver las ecuaciones y sus gráficas de movimiento en un papel y justificar parte del comportamiento que no podemos observar. Jamás sabríamos qué es un misil o que forma tiene, tan sólo tendríamos referencias matemáticas que nos reflejarían, indirectamente, esa realidad, con la complicación añadida de que cada cierto tiempo los diversos experimentos nos indican que las ecuaciones que teníamos deben modificarse por otras más adecuadas.

Me dijo que las matemáticas del mundo cuántico son extremadamente complejas, y que la interpretación de las mismas, justificadas más tarde por ciertos experimentos han llevado al físico más avanzado a quedar absolutamente perplejo.

Me comentó, para rematar, que un electrón puede estar 'a simultáneo' en varios lugares distintos dentro de un orbital, algo así como que el electrón tiene el don de la ubicuidad del que se presume en algunos santos católicos; que el electrón tiene masa y que de hecho interacciona con la materia, pero que no es una masa en el sentido clásico, sino otro concepto diferente.

No sé si estaréis de acuerdo con todo esto que me comentó, pero sí que me aclaró algo.

[Sartie]

Re: Cómo imaginar el electrón en un orbital.

Hace unos días, en plenas vacaciones, tuve la fortuna de dar con un profesor de física.

Mi joven amigo, eso no es ninguna fortuna, si yo voy a la playa un dia y me encuentro a algun profesor mio me dá algo

Pues sinceramente hay dos formas de visualizar mentalmente al electron en un orbital. Una forma sería imaginarlo como un onjeto puntual que orbita alrededor del nucleo con una orbita descrita por las ecuaciones pertinentes. Esta sería la forma clásica y la que te sacará de mucho apuros hasta que llegues a cursos avanzados de fisica.
La otra forma es introducirte en la mecanica cuantica, para lo cual debes de pensar que el electron no tiene solo ese corpontamiento como particula, si no que tambien es una onda. Asi que puedes imaginar que el electron es una nube (una nube de carga) que se extiende por todo el orbital. Dicha nube representa la probabilidad de encontrar al electron, asi que donde sea mas probable encontrarlo pues la nube será mas densa.
Aun asi, de todas formas, para llegar a este punto primero tienes que tener unas nociones sobre mecanica cuantica que no se si tienes.

[Salgo]

Re: Cómo imaginar el electrón en un orbital.

Tal vez un poco de repaso histórico pueda ayudar. El primer intento exitoso de formular matemáticamente el
funcionamiento del átomo fue hecho por Bohr, en términos aparentemente mecánicos. Digo aparentemente pues una de las
condiciones del modelo fijaba la serie de valores permitidos para las variables dinámicas y lo hacía en base a la
constante de Planck. Era 1913 y faltaban 12 años para que apareciese Louis de Broglie mostrando que la serie de
valores permitidos concordaba muy bien con lo que podía deducirse de una función de onda (no con la generalidad de
la teoría actual, pero función ondulatoria al fin y al cabo). La ondulación propuesta por de Broglie fue
inicialmente interpretada como una propiedad de la trayectoria que sigue el electrón alrededor del núcleo. Es decir
intentaban comprender las propiedades ondulatorias dentro del esquema de la mecánica de la partícula clásica, que
concibe a la partícula como algo que tiene un centro de masa y concibe a ese centro como un punto cuya posición en
todo instante corresponde a coordenadas precisas. El intento de comprender la serie de valores permitidos y la
ondulación de de Broglie dentro del esquema de la partícula mecánica fue conflictivo. Los físicos de la época
tardaron poco en convencerse de que la mecánica de la partícula, sin algo más, era insuficiente para comprender el
fenómeno. Un año después de la publicación hecha por de Broglie empezó Schrödinger a publicar una teoría atómica que
incluía la condición ondulatoria, sin caer en las dificultades de aquellos intentos basados en la idea clásica de
partícula con centro de masa y con trayectoria. Es decir deducía todas las expresiones matemáticas que se sabían
buenas sin crear contradicciones ni inconsistencias. ¿Cómo lo lograba? Con una función ondulatoria extendida a todo
el espacio circunnuclear. Ningún punto fuera del núcleo tenía el privilegio de ser el centro de masa de un electrón
perteneciente a un átomo. Y ninguna línea trazada en ese espacio tenía el privilegio de ser una trayectoria
electrónica. La masa, la carga y las propiedades dinámicas del electrón eran formuladas en el esquema de Schrödinger
como repartidas en todos los puntos del espacio circunnuclear. El esquema de Schrödinger, tal como originalmente lo
presentó, dificultaba los intentos de atribuir al electrón atómico las propiedades típicas de una partícula en
movimiento, como energía cinética, cantidad de movimiento lineal y cantidad de movimiento angular, pues en la
formulación de Scrödinger el electrón es una nube de carga y masa repartida en el entorno del núcleo. Nada prohibe
dentro de la física atribuir energía cinética y cantidades de movimiento lineal y angular a una nube, pero la tarea
de formular y calcular eso puede llegar a complicarse bastante. ¿Qué se puede hacer para beneficiarse con todas las
ventajas del esquema nuboso de Scrödinger y a la vez mantener la idea de partícula móvil que simplifica la
formulación y los cálculos? Max Born propuso seguir aceptando la idea de ser el electrón una partícula con centro de
masa, pero en lugar de atribuir a ese centro en todo instante coordenadas determinadas, aceptar la idea de
indeterminación. Cuando no puedes determinar con certeza las coordenadas lo mejor que puedes hacer es calcular
probabilidades. La formulación probabilista propuesta por Max Born dio la oportunidad para seguir aprovechando todo
lo bueno de la formulación ondulatoria de Scrödinger, aceptando que la distribución de probabilidad se ajusta a una
función periódica extendida a todo el espacio circunnuclear. Esa función probabilista periódica era una copia
normalizada de la función propuesta por Scrödinger. Habitualmente decimos que la formulación de Max Born permite
conocer la probabilidad de hallar al electrón en un punto alrededor del núcleo en un instante dado. La propuesta
probabilista de Born ha sido perfeccionada y ampliada pero continúa siendo hasta hoy la interpretación ortodoxa.
Ahora vamos a tu pregunta. ¿Como imaginarás al electrón atómico? El repaso histórico desaconseja imaginarlo como
partícula. Pero la ortodoxia exige atribuirle al electrón atómico un centro de masa, una energía cinética y todo lo
que la mecánica atribuye a una partícula. Mi consejo en estos casos: no lo imagines como partícula. Imagínalo como
una distribución vibrante de carga alrededor del núcleo. Una distribución de carga vibrante puede tener, según las
leyes físicas aceptadas, cantidades de movimiento. Y genera un campo magnético, cuya energía tiene propiedades en
común con la energía cinética. ¿Por qué no desechamos la idea de partícula y formulamos todo en base a la vibración
circunnuclear? Intentos no han faltado, pero hasta hoy la formulación estándar, con su esquema híbrido de partículas
que cumplen una condiciones ondulatorias, es el instrumento teórico que mejor funciona.

[Odin470]

Re: Cómo imaginar el electrón en un orbital.

hola espero no quedar como tonto (aun que lo soy) yo me imagino un electrón como el planeta tierra que gira al rededor del sol pero como el sitema solar esta en movimiento la particula (tierra) puede estar en cualquier dirección al rededor del sol (nucleo) y igual que la tierra vibrando y temblando a y no con forma redonda si no como un embudo junto con otro embudo por la parte mas ancha lo cual produce movimientos en espiral y vibraciones

no me va muy bien con el lenguaje espero se entienda algo y disculpen ¿quieren ser mi amigo ?

[Nedwer]

Re: Cómo imaginar el electrón en un orbital.

hola espero no quedar como tonto (aun que lo soy) yo me imagino un electrón como el planeta tierra que gira al rededor del sol pero como el sitema solar esta en movimiento la particula (tierra) puede estar en cualquier dirección al rededor del sol (nucleo) y igual que la tierra vibrando y temblando a y no con forma redonda si no como un embudo junto con otro embudo por la parte mas ancha lo cual produce movimientos en espiral y vibraciones

no me va muy bien con el lenguaje espero se entienda algo y disculpen ¿quieren ser mi amigo ?

Quiero agregar solamente que las órbitas de los planetas son elípticas(círuclos "deformados") y que podemos imaginarnos al electron como una gran nubre que circula alrededor de un objeto de referencia(el nucleo).Digo una nube porque la física cuántica nos dice que no conocemos exactamente la posición de un electrón, sólo conocemos la probabilidad de "encontrarlo" en un momento y lugar determinados(espacio y tiempo).Descozco correctamente si son elipses perfectas las que forman el orbital cuántico, pero en química de 6to año del secundario me han explicado que a medida que aumenta la cantidad de electrones se va formando una especie de "flor" alrededor del nucleo atómico.

PD:No pretendo descalificar tu comentario Odin,sino pulir algunas aristas para mejorar tu explicación y el entendimiento del que preguntó.