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Electrões e ondas

Publicado em 13/07/2009 

Toda a realidade física goza simultaneamente de propriedades corpusculares e ondulatórias: a radiação electromagnética (classicamente um fenómeno ondulatório) é constituída por fotõesGlossário, e qualquer partícula é simultaneamente uma onda, sendo observável a sua difracçãoGlossário se a sua massa for suficientemente pequena.

A relação universal entre estas duas características é dada pela equação de de Broglie:

onde λ é o comprimento de onda, p é o momento linear da partícula e h é a constante de PlanckGlossário.

Como todas as partículas, o electrão tem massaGlossário, mas, por outro lado, é difractado como uma onda. Não existindo analogia macroscópica para tal situação, e na impossibilidade de melhor definição, digamos que é uma partícula-onda.

A equação de conservação de energia de uma partícula-onda é a Equação de Schrödinger, que, a uma dimensão x, se escreve:

Os dois termos do primeiro membro da equação representam as energias cinética e potencial e o segundo membro a energia total da partícula. Na Equação de Schrödinger, há duas incógnitas: ψ(x) e E, a função de onda da partícula e o valor numérico da sua energia total. A informação espacial sobre a partícula está contida na função de onda. O valor do quadrado da função ψ(x)2 representa a densidade de probabilidade da partícula se encontrar no ponto x.

Se a partícula-onda estiver confinada a uma região do espaço (condições de fronteira), a equação tem um número infinito de soluções discretas, dependentes de um, dois ou três números inteiros consoante a dimensionalidade do espaço (uni- bi- ou tridimensional). Os estados permitidos para a partícula dizem-se quantizados e aos números inteiros que os caracterizam chama-se números quânticos.

São as propriedades desta partícula-onda que determinam a estrutura dos átomos (modelo quântico) e, consequentemente a ligação entre eles (ligação química). A ligação entre os átomos, por sua vez, determina as propriedades das substâncias e dos materiais dela resultantes.

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