En el momento en que hay más de un electrón o núcleo, la solución no es analítica y son necesarios cálculos por PC o se tienen que llevar a cabo suposiciones simplificadoras. Los segundos estados de energía mucho más bajos, justo sobre el estado primordial, están dados por los números cuánticos. La ecuación de Schrödinger deja calcular los estados estacionarios y también la evolución temporal de los sistemas cuánticos. Las respuestas analíticas precisas están libres para el átomo de hidrógeno no relativista. Antes de pasar a presentar un relato formal, aquí ofrecemos un comprendio elemental.
El hidrógeno es el decimoquinto elemento mucho más abundante en la extensión de la tierra La mayoría del hidrógeno terrestre está formando parte de compuestos químicos tales como los hidrocarburos o el agua. El hidrógeno gaseoso es producido por algunas bacterias y algas, y es un componente natural de las flatulencias. El metano es una fuente de colosal importancia para la obtención del hidrógeno. Uno de los primeros efectos cuánticos que fue explícitamente advertido fue una observación de Maxwell en la que estaba involucrado el hidrógeno, medio siglo antes de que se estableciese absolutamente la Teoría Mecano – Cuántica. Maxwell observó que el calor concreto del H2, de manera inexplicable, se desviaba del correspondiente a un gas diatómico por debajo de la temperatura ambiente y empezaba a parecerse cada vez más al correspondiente a un gas monoátomico a temperaturas muy bajas.
Hidrógeno
En 1783, Antoine Lavoisier dio al elemento el nombre de hidrógeno (en francés Hydrogène, del heleno ὕδωρ, ὕδᾰτος, “agua” y γένος-ου, “generador”) en el momento en que comprobó el descubrimiento de Cavendish de que la combustión del gas producía agua. En su ciclo principal, las estrellas están compuestas por hidrógeno en estado de plasma. El hidrógeno elemental es escasísimo en la Tierra y es producido industrialmente a partir de hidrocarburos como, por ejemplo, el metano. La mayoría del hidrógeno elemental se consigue “in situ”, o sea, en el lugar y en el momento en el que se precisa. El hidrógeno puede obtenerse desde el agua por un proceso de electrólisis, pero resulta un método mucho más costoso que la obtención a partir del gas natural. La sección 4.2 trata particularmente del átomo de hidrógeno, pero todo el capítulo 4 es importante.
El átomo de hidrógeno tiene un significado particular en la mecánica cuántica y la teoría cuántica de campos como un sistema físico de problema de 2 cuerpos simple que ha producido muchas soluciones analíticas simples en forma clausurada. El número Z de protones coincide con el número de electrones en un átomo neutro. La masa de un protón o de un neutrón es precisamente 1850 ocasiones la de un electrón. Consecuentemente, la masa de un átomo es prácticamente igual a la del núcleo.
¿Por Qué Los Átomos Tienen El Tamaño Que Tienen? Cuantos — Parte 9
Más allá de que al hidrógeno suele catalogárselo como no metal, a bajas temperaturas y altas presiones puede comportarse como metal. La primera oportunidad que se consiguió hidrógeno metálico fue en 1973 a una presión de 2,8 Mbar y a 20 K. 1H es el isótopo más habitual del hidrógeno con una abundancia de sobra del 99,98%. Ya que el núcleo de este isótopo está compuesto por un solo protón se le ha bautizado como protio, nombre que pese a ser realmente descriptivo, es poco usado.
Son resonancias no ligadas situadas alén de la línea de goteo de neutrones ; esto da como resultado la rápida emisión de un neutrón . El tritio contiene 2 neutrones y un protón en su núcleo y no es estable, degenerando con una vida media de 12,32 años. Debido a su corta vida media, el tritio no existe en la naturaleza excepto en pequeñas cantidades. Representación de un átomo de hidrógeno que exhibe el diámetro como precisamente el doble del radio del modelo de Bohr . El hielo tiene una densidad menor que el agua líquida y, por ello, flota, lo que implica importantes consecuencias biológicas en la ecología de los organismos acuáticos. El agua puede reaccionar con otros compuestos mediante reacciones de hidrólisis, hidratación, etc.
Ion De Hidrógeno
Según la Teoría Cuántica, este accionar resulta del espaciamiento de los escenarios energéticos rotacionales , que están especialmente separados en el H2 debido a su pequeña masa. Estos escenarios tan separados impiden el reparto equitativo de la energía calorífica para producir movimiento rotacional en el hidrógeno a bajas temperaturas. Los gases diatómicos compuestos de átomos pesados no poseen niveles energéticos rotacionales tan separados y, por tanto, no presentan el mismo efecto que el hidrógeno. De forma frecuente los compuestos del hidrógeno se nombran hidruros, un término utilizado con bastante inexactitud. Para los químicos, el término “hidruro” por norma general supone que el átomo de hidrógeno ha conseguido carga parcial negativa o carácter aniónico (denotado como H-). N. Lewis en 1916 para los hidruros iónicos del grupo I y II, fue probada por Moers en 1920 con la electrolisis del hidruro de litio derretido, que generaba una cantidad estequiométrica de hidrógeno en el ánodo.
Hidrógeno – H
Para los hidruros de metales de otros conjuntos, el término es bastante erróneo, considerando la baja electronegatividad del hidrógeno. En el tetrahidruroaluminato de litio, el anión AlH4- tiene sus centros hidrúricos firmemente unidos al aluminio. A pesar de que los hidruros pueden formarse con prácticamente todos los elementos del grupo principal, el número y combinación de posibles compuestos varía mucho; por poner un ejemplo, existen más de 100 hidruros binarios de boro populares, pero solamente uno de aluminio. El hidruro binario de indio no ha sido identificado aún, aunque existen complejos mayores. Asimismo genera otros 2 números cuánticos y la forma de la función de onda del electrón (“orbital”) para los distintos estados mecánicos cuánticos probables, lo que enseña el carácter anisotrópico de los links atómicos. Esto quiere decir que el agua es una molécula polar, pues tiene una parte o polo negativa y otra positiva, si bien el conjunto de la molécula es neutro.
Puesto que es el único átomo neutro para el cual la ecuación de Schrödinger puede ser resuelta analíticamente, el estudio de la energía y del enlace del átomo de hidrógeno ha sido fundamental para el desarrollo de la mecánica cuántica. Más allá de que el H2 no es muy reactivo en condiciones normales, forma multitud de compuestos con la mayoría de los elementos químicos. El hidrógeno puede formar compuestos con elementos mucho más electronegativos, tales como los halógenos (flúor, cloro, bromo, yodo) o los calcógenos (oxígeno, azufre, selenio); en estos compuestos, el hidrógeno consigue carga parcial positiva. Cuando está unido al flúor, al oxígeno o al nitrógeno, el hidrógeno puede formar parte en una modalidad de enlace no covalente llamado “enlace de hidrógeno” o “puente de hidrógeno”, que es primordial para la seguridad de muchas moléculas biológicas. El hidrógeno puede asimismo formar compuestos con elementos menos electronegativos, así como metales o semi – metales, en los que adquiere carga parcial negativa.
Con compuestos orgánicos, el hidrógeno atómico tiene una reacción para generar una mezcla compleja de artículos; con etileno, C2H4, por servirnos de un ejemplo, los artículos son etano, C2H6, y butano, C4H10. El calor que se libera en el momento en que los átomos de hidrógeno se recombinan para formar las moléculas de hidrógeno se explota para conseguir temperaturas muy altas en soldadura de hidrógeno atómico. El hidrógeno puede conformar compuestos con la mayoría de los elementos y está presente en el agua y en la mayor parte de los compuestos orgánicos. Desempeña un papel especialmente importante en la química ácido – base, donde muchas reacciones acarrean el intercambio de protones entre moléculas solubles.
Gracias a su composición atómica relativamente simple, consistente en un solo protón y un solo electrón, el átomo de hidrógeno junto con su espectro de absorción ha sido un punto central en el avance de la Teoría de la Estructura Atómica. En la vida cotidiana en la Tierra, los átomos de hidrógeno apartados (llamados “hidrógeno atómico”) son increíblemente extraños. En su sitio, un átomo de hidrógeno tiende a combinarse con otros átomos en los compuestos, o con otro átomo de hidrógeno para formar ordinario ( diatómico gas hidrógeno), H 2 .