1. Modelo Bohr y espectros atómicos:
* Modelo de Bohr de Niels propuso que los electrones solo pueden ocupar niveles de energía específicos y discretos dentro de un átomo.
* Estos niveles de energía se cuantifican, lo que significa que solo pueden tener valores específicos y fijos y no nada intermedio.
* Cuando un electrón salta entre estos niveles de energía, absorbe o emite un fotón con energía igual a la diferencia entre los dos niveles. Esto conduce a la característica espectro de línea Observado en emisiones atómicas, donde solo se emiten longitudes de onda específicas de luz.
2. Dualidad de partículas de onda y la ecuación de Schrödinger:
* Mecánica cuántica Describe electrones como ondas y partículas.
* La ecuación Schrödinger es un modelo matemático que describe el comportamiento de los electrones en los átomos.
* Las soluciones a la ecuación de Schrödinger se denominan funciones de onda , que representan la probabilidad de encontrar un electrón en una región particular del espacio.
* Estas funciones de onda corresponden a niveles de energía específicos, y solo se permiten valores de energía cuantificados específicos.
3. Evidencia experimental:
* El efecto fotoeléctrico: Este fenómeno, donde la luz puede sacar electrones de un metal, demostró la naturaleza cuantificada de la energía de la luz.
* Espectroscopía atómica: La observación de líneas espectrales discretas confirma que los electrones solo pueden existir en estados de energía específicos.
* Radiación de cuerpo negro: El espectro de luz emitido por un objeto calentado también demuestra cuantización, con longitudes de onda específicas que se emiten dependiendo de la temperatura.
4. Limitaciones de la física clásica:
* Física clásica predijo que los electrones podrían orbitar el núcleo en cualquier órbita con cualquier energía. Esto condujo a la predicción de que los átomos emitirían un espectro continuo de luz, que no se observa.
* Mecánica cuántica Resolvió este problema introduciendo cuantización, explicando la naturaleza discreta de los niveles de energía atómica y los espectros de línea observados.
En resumen, la energía de un electrón en un átomo se cuantifica debido a:
* El modelo Bohr y su explicación de los espectros atómicos.
* La dualidad de la partícula de onda de los electrones y la ecuación de Schrödinger.
* Evidencia experimental del efecto fotoeléctrico, espectroscopía atómica y radiación de cuerpo negro.
* El fracaso de la física clásica para explicar los fenómenos atómicos.
