¿De qué manera es incorrecta la representación de un átomo que a menudo se muestra en las escuelas?

Otras respuestas han señalado correctamente que existen electrones en los orbitales, que se muestran como lóbulos de varias formas. El dibujo de cada orbital muestra, a través de la densidad de su coloración, la probabilidad de que un electrón en ese orbital esté en esa posición. Por supuesto, los orbitales tienen formas tridimensionales, que un artista hábil puede indicar mediante el uso inteligente del sombreado y la perspectiva.

Sin embargo, incluso esas imágenes bien dibujadas solo indican la probabilidad en función de la posición, que no es toda la historia. La función real que determina que la distribución de probabilidad es una solución de una ecuación de Schrödinger, y cualquier solución es un número complejo, en función de la posición. En los dos lóbulos de una solución P, por ejemplo, la función tiene signo opuesto. Dentro de esos lóbulos, hay variaciones en la relación entre las partes “reales” e “imaginarias” del número en cada punto.

Utilizo comillas arriba, porque no tengo la intención de dar un curso en números complejos. Solo estoy tratando de explicar que la naturaleza importante de los orbitales va más allá de lo que incluso el artista más inteligente puede mostrar.

El mayor error es uno de escala. Ninguna imagen de un átomo dibujado a escala puede mostrar tanto los electrones como el núcleo, porque el núcleo y el átomo en sí difieren en varios órdenes de magnitud.

Cualquier dibujo de un átomo que cabría en una página de libro de texto, o en la pared de un salón de clases, tendría un núcleo invisible.

Cualquier dibujo de un átomo que muestre el núcleo no podría caber dentro de los terrenos de la escuela.

Claro, las órbitas son funky, y muchas otras cosas, pero sin comprender la escala de las cosas, es difícil entender el resto.

El más obvio es la escala . Si pudiéramos ver que el núcleo tiene alrededor de 1 cm de diámetro, los electrones estarían al menos a más de 1 km de distancia.

Visualizar los protones y neutrones en el núcleo como “bolas” apretadas probablemente no sea demasiado crítico, ciertamente no son bolas, pero la imagen puede ser aceptable para propósitos básicos.

Luego, los electrones no “orbitan” el núcleo como lo harían los planetas. Los electrones no tienen una posición definida alrededor del núcleo, habitan una nube de probabilidad donde pueden encontrarse si van a interactuar con cualquier otra cosa. Pero hasta que interactúen, su posición no está definida con precisión, está “manchada”, o más bien, está presente una superposición de muchas posiciones posibles.

El inexacto más prominente es el ‘electones en órbita’ como un sistema solar. LOS ELECTRONES NO ORBITAN EL NÚCLEO. Básicamente son manchas alrededor del núcleo sin una posición definida, solo una probabilidad de posiciones. Cuando se muestran todas las posiciones posibles para un elctron, se ve como una nube alrededor del núcleo. (De ahí la mancha). Esta nube se llama nube de electrones.

Los electrones se muestran como pequeñas bolas físicas. Actualmente se consideran olas como nubes. Eso es mucho más difícil de mostrar en un dibujo simple. También se muestran las órbitas y son circulares para múltiples electrones. Ahora se sabe que para múltiples electrones las órbitas no son circulares sino lóbulos de probabilidad que son cualquier cosa menos circulares.

Imagen de Chem4Kids.com: Átomos: orbitales

El error principal es que los electrones se presentan como pequeñas bolas que giran alrededor del núcleo. Está claro que si una bola cargada negativamente girara alrededor del núcleo, emitiría ondas EM, perdiendo así toda su energía y chocando con el núcleo en segundos (no calculé cuántas).

Es por eso que muy poco después de la introducción de este modelo, se propuso la función de onda. Y ahora tenemos una idea de cómo se vería para las diferentes ‘órbitas’ en un átomo de hidrógeno:

Pero con el propósito de explicar la Química, los modelos usados ​​con pequeñas bolas que siguen trayectorias circulares son más claros y más que suficientes.

En la escuela, la posición de los electrones generalmente se describe en términos de orbitales establecidos. Pero, en realidad, los electrones en un átomo se parecen más a una nube o al mar de otros electrones. Si bien los orbitales existen, no son definitivos en el sentido de que sabemos dónde están los electrones diciendo: “Oh, está en este orbital”. , etc. El punto principal es que no podemos conocer la ubicación precisa de un electrón.

Además de las otras respuestas, ese es un núcleo con dos protones y dos neutrones (por lo que es un núcleo de helio), pero tiene cuatro electrones. Eso simplemente no va a suceder.

nótese bien. ¿Esto se muestra como un modelo de un átomo, o es solo un logotipo?

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